Устройство для стабилизации направления ствола скважины Советский патент 1988 года по МПК E21B7/08 

-

с

(Л

:о эо

4

Фи(.1

2. Па нем эксцентрично оси ТК 2 установлен опорный элемент 3 г. лопастями и симметрично расположенными наклонными фиксирующими зубьями. На- правление их наклона противоположно направлению эксцентриситета элемента 3. Значение эксцентриситета определяется из специального выражения. Лопасти выполнены в виде двух диаметрально расположенных в плоскости симметрии прямых гшанок, рабочая поверхность которых обрэгнонана круговым цилиндром и имеет диаметр, равный диаметру Л 1. В процессе бурения ТК 2 изгибается образом, что ось Д 1 совместится с осью С. Поперечная сила на Д 1 будет равна нулю. Долото разрушает породу в направлении своей оси. Т. обр., направление ствола С сохранится. Смещение ТК 2 предотвращается взаимодействием зубьев со стенками С. 5 ил.

Изобретение относится к области буровой техники и позволяет повысить точность бурения наклонно-прямолинейного участка ствола скважины (С) за счет совмещения оси долота Д)с, осью С и обеспечения равенства нулю поперечной силы, действующей на долото. Устройство включает Д 1, жестко связанный с ним трубчатый корпус (ТК)

Изобретение относится к буровой технике и может быть использовано дл проводки наклонно-прямолинейных участков скважины.

Цель изобретения - повышение точности буре1и1я наклонно-прямолинейного участка ствола скважины за счет совмещения оси долота с осью скважины и обеспечения равенства нулю поперечной силы, действующей на долото.

На фиг.1 изображено устройство для стабилизации направления ствола скважины,общий вид; на фиг.2 - сечение Л-А на фиг.1; на фиг.3-5 - варианты связи устройства с низом бу- рильной колонны.

Устройство для стабилизации направления ствола скважины включает долото 1, жестко связанный с ним трубчатый корпус 2, установленный на нем с возможностью вращения опорный элемент 3, снабженный лопастями 4, выполненными в виде двух диаметрально противоположно расположенных в плоскости симметрии прямых планок с рабочей поверхностью 5, которая образована круговым цилиндром, причем диаметр рабочей поверхности 5 равен диаметру долота 1.

Опорный элемент 3 установлен эксцентрично по отношению к оси корпуса 2, а значение эксцентриситета определяется из выражения

л

24 Е1 где q - поперечная составляющая

веса единицы длины корпуса sr/м:

0

5

0

5

0

5

L - длина устройства, м;

. Е - модуль упругости,

I - момент инерции сечения корпуса, м .

Опорный элемент 3 снабжен симметрично расположенными наклонными фиксирующими зубьями 6 для взаимодействия со стенкой скважины, направление наклона которых противоположно направлению эксцентриситета стабилизирующего элемента 3.

Опорный элемент 3 установлен на подшипниках 7, корпус.2 снабжен концентричной резьбой 8 для связи с нижней частью бурильной колонны.

Устройство для стабилизации направления ствола скважины работает следующим образом.

Устройство с помощью резьбы 8 соединяется с нижней частью бурильной колонны, которая может включать, например, опорно-центрирующий элемент 9 (фиг.З), гибкое звено 10 (фиг.4) или шарнир 11 (фиг.З). При этом во всех случаях диаметр и расположение опорно-центрирующего элемента 9, длина и жесткость гибкого звена 10, а также расположение шарнира 11 выбираются с помощью известных методов таким образом, чтобы обеспечивалось равенство изгибающего момента М в месте соединения устройства с бурильной колонной значению, полученному из выражения

„.

где Р. - осевая нагрузка на долото, кН;

С момента окончания предыдущего долбления горная порода, слагающая стенку скважины, при взаимодействии с прог-лшочной жидкостью разрушается При этом диаметр ствола скважины перед началом очередного долбления ка правило больше диаметра долота 1. Поэтому при спуске устройства в наклонную скважину опорный элемент 3, свободно вращаясь на подшипниках 7, займет положение, соответствующее минимуму энергии системы, при котором верхняя часть корпуса 2 буде;т находиться в крайнем нижнем положе- НИИ, а лопасти 4 в вертикальной плокости,

В процессе бурения под действием продольных и поперечных сил корпус изгибается таким образом, что ось долота 1 совмещается с осью скважины,а поперечная сила, действующая на долото 1, равна нулю. При этом долото -разрушает горную породу в направлении своей оси, а так как ось долота совпадает с осью скважины, то имеющееся направление ее ствола сохраняется.

Смещение корпуса 2 будет исключено за счет взаимодействия наклонных фиксирующих зубьев 6 со стенкой скважины ,

Формула изобретения

Устройство для стабилизации направления ствола скважины, включающее долото, жестко свячаиный с ним трубчатый корпус, устаритнлеяныГ на нем с возможностью врап1ения опорный элемент с лопастями, рабочая поверхность которых образована круговым цилиндром, о. тли чающееся тем, что, с целью повышения точности бурения наклонно-прямолинейного участка ствола скважины за счет совмещения оси долота с осью скважины и обеспечения равенства нулю поперечной силы, действующей на долото, опорный элемент установлен эксцентрично к оси корпуса и имеет симметрично расположенные наклонные фиксирующие зубья для взаимодействия со стенкой скважины, направление нак,по- на которых противоположно направлению эксцентриситета опорного элемента, а лопасти выполнены в виде двух диаметрально расположенных в плоскости симметрии прямых планок, диаметр абочей поверхности которых равен иаметру долота, причем значение экцентриситета д определяется из вы- ажения

А-

где q - поперечная составляющая веса единицы длины корпуса, кг/м;

L - длина устройства, м;

Е - модуль упругости, кг/м ;

I - момент инерции сечений корпуса, м .

Фиг.2

Фиг. 3

Фиг. 5