Устройство для бурения скважин Советский патент 1985 года по МПК E21B7/30 

сд

СП

1

Изобретение относится к бурению и может быть использовано для решения следующих задач: расширения пробуренного Ствола -до диаметра, превьшающего диаметр-ранее спущенной обсадной колонны с целью совершенствования конструкции скважины , подготовки скважины к спуску обсадных колонн .в сложных геологических условиях путем ее глубокой проработки, сохранения номинального диаметра ствола скважины в процессе бурения алмазньми и фрезерными долотами, несмотря на их изнашивание ; фрезерования участка обсадной колонны. Устройство можно исподьзовать.в качестве отклЬнителя в наклонно направленном бурении, при забуривании вторых стволов и т.п.

Известны расширители, в которых породоразрушаюпще детали (лопасти, шарошки) вьвдвигаются в скважине при помощи гидравлических или механических систем l3

Выдвижные расширители включают большое количество деталей. Выдвижные расширители предназначены, в основном, для низкооборотного бурения и скорость расцшрения ими в породах невелика, вьщвижные расширители являются специальным инструментом, изготовляются в ограниченном количестве, имеют высокую стоимость.

. Наиболее близким к изобретению я ляется устройство для бурения скважин, включающее корпус с пазом, в котором расположена плашка на угфугой радиальной опоре.

Недостатками известного устройства являются зависание инструмента в скважине и неравномерный износ плашек. Причиной :этих явлений являеся малая податливость системы плашка- - упругая опора при прохождении неровностей (выступов, сужений) стенок скважины при разбуривании неоднородных, сланцеватых пород. Нагрузка на единственнук) плашку при прохождении уступа передается всей рас положенной под плашкой упругой опоре. Это приводит к большому сопротивлению при осевом перемещении бурильной колонны, так как жесткост упругой опоры выбирается исходя из среднего диаметра ствола.

Цель изобретения - повьппение эффективности отклонителя. ,

55711 2

Указанная цель достигается тем, что устройство для бурения скважин, включающее корпус с пазом, в котором расположена плашка на упругой 5 радиальной опоре, снабжено торцовой опорой, а плашка выполнена составной по длине, при этом торцовая часть паза выполнена в виде полуцилиндра, в котором установлена тор0 цовая опора с возможностью поворота и подпора плашки, а каждая часть . плашки по одному торцу выполнена выгнутой по радиусу, а по другому вогнутой по радиусу, причем части

5 плашки установлены с возможностью поворота одна относительно другой.

Радиусы вогнутых и выгнутых торцов частей плашки равны длине части плашки.

20 На: фиг. 1 изображено устройство, разрез по плашкам; на фиг. 2 то же, в искривленной скважине , на фиг. 3 - устройство, общий вид; на фиг. 4 - разрез А-А на фиг. 1.

5 В приливе корпуса 1 устройства выполняются пазы, в которых последовательно установлено несколько плашек 2. Плашки 2 взаимодействуют между собой торцами, выполненными

0 в форме цилиндрических поверхнос- тей, сопрягающихся между собой. Между плашками 2 и основанием паза

установлены радиальные упругие опоры 3, изготовленные, например, из 5 перфорированной резины. Между торцом крайней плашки 2 в каждом пазу и корпусом t установлена торцовая опора 4, представляющая собой часть цилиндра, расположенного в

0 цилиндрической выемке в пазу.

Изменение направления скважины при использовании предлагаемого устройства происходит под действием отклоняющих сил, которые возникают при взаимодействии выходящих за габариты скважины плашек 2с породой (фиг. 2). При этом плашки 2 сжимают упругие опоры, а радиальное усилие передается через корпус,

50 радиальные опоры забойного двигателя, его вал 5 долоту 6 (фиг. 3). Отклоняющая сила, как и у других подобных отклонителей, направлена в сторону, противоположную размещению плашек.

Расширение ствола скваЖины при использовании предлагаемого устройства осуществляется при вращении

бурильной колонны, корпуса 7 двигателя и одновременной его работе (фиг. 3). Плашки отклонителя в компоновке выполняют роль опоры, вынуждающей долото совершать планетарное движение вокруг оси вращения бурильной колонны. Диаметр ство ла скважины определяется выходом плашек. Упругие опоры позволяют получить диаметр ствола скважины больше внутреннего размера его вышерасположенной части.

При встрече с неровностями ствола скважины система плашек 2., взаимодействующих по торцовым цилиндрическим поверхностям, обтекает препятствие (фиг. 2). Результатом этого является предотвращение зависаний инструмента в скважине при расширении и более равномерный износ плашек. Цилиндрические поверхности обеспечивают возможность поворота плашек 2 одна относительно другой при обтекании препятствий и предотвращают зашламование пространства между плашками и под ними.

Применение вместо одной большой плашки нескольких, установленных последовательно в каждом пазу, позволяет разделить нагрузку на радиальные опоры 3, улучпшть податливость системы плашек при прохождении препятствий (уступов) в стволе скважины. При радиусе цилиндрических поверхностей, выполненных на торцах плашек 2, равном длине ппйшки, в наибольшей степени обеспечивается взаимодействие плашек по всей поверхности при их радиальных перемещениях и перекосах.

155711-

При сборке устройства, которое крепится к нижнему концу корпуса 7 забойного двигателя вместо штатного ниппеля (фиг. 3), плашки 2 поджимаются торцом корпуса 7 и вдвигаются

в паз. При этом торцовая опора 4 , при вдвижении плашек проворачивается в гнезде паза и своей нижней частью сжимает радиальную опору 3,

10 способствуя созданию ее предварительного напряжения (фиг. 1).

При прохождении препятствия, в скважине плашки 2 смещаются одна относительно другой (фиг. 2). ОсеtS вая Длина системы плашек при этом уменьшается, торцовая опора А, проворачиваясь, освобождает объем для радиальной опоры 3. Это позволяет уменьшить напряжение в радиальной

И) опоре и силу взаимодействия плашек со стенками скважин.

Изобретение обеспечивает улучшение эксплуатационных характеристик отклонителя: предотвращение зависания в скважине; более стабильную величину отклоняющей силы; более равномерное изнашивание плашек.

Установка ряда плашек, взаимодействующих между собой по цилиндрической поверхности, предпочтительнее установки нескольких отдельных плашек в гнезде. Это объясняется ограниченностью габаритов нижней части забойных двигателей, более сложньн4 устройством, герметизацией полости паза при единичной установке плашек.

Экономическая эффективность при расширении обусловлена повьшгением

4Q скоростей бурения, исключением работ по проработке и расширению ствола при алмазном .

А

фиг. г

Put.z

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ БУРЕНИЯ СКВАЖИН, включакицее корпус с пазом, в котором расположена плашка на упругой радиальной опоре, о т л ичающе е ся тем, что, с целью повьппения эффективности работы, устройство снабжено торцовой опорой, а плашка выполнена составной по дпине, при этом торцовая часть паза вьшолнена в виде полуцилиндра, в котором установлена торцовая опора с возможностью поворота и подпора плашки, а каждая часть плашки по одному торцу выполнена выгнутой ;по радиусу, а по другому - вогнутой по радиусу, причем части плашки установлены с возможностью поворота одна относительно другой. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что радиусы вогнутых и выгнутых торцов частей (Л плашки равны длине части.плашки.