Устройство для стабилизации породоразрушающего инструмента в горизонтальной плоскости Советский патент 1991 года по МПК E21B7/04 

Изобретение относится к бурению скважин вращательным способом, а именно к устройствам для проводки горизонтального участка ствола скважины

Цель изобретения - повышение точности проводки горизонтальных скважин

На фиг 1 и 2 представлено устройство для стабилизации породоразрушающего инструмента в горизонтальной плоскости, на фиг 3 - сечение А-А на фиг 2, на фиг 4 - сечение Б-Б на фиг 2

Устройство включает трубчатый корпус 1, втулку 2, переводник 3 для соединения с породоразрушающим инструментом (не показан), датчик отклонения, груз 4, патрубок 5, управляющую втулку 6 и поршень 7 Втулка 2 установлена на трубчатом корпусе 1 с возможностью вращения и имеет верхнюю 8 и нижнюю 9 гидрока меры с поршнями 10 и опорными элементами 11, установленными на шарнире 12 Между каждым поршнем 10 и опорным элементом 11 расположен шар 13 Опорные элементы подпружинены относительно втулки 2 Патрубок 5 и управляющая втулка 6 подпружинены относительно корпуса 1 со стороны переводника 3

Управляющая втулка 6 на внутренней поверхности имеет продольные пазы 14, а патрубок 5 на наружной поверхности - два ряда поперечных пазов 15, одинаковой длины в каждом из рядов, и продольные пазы 16, соединяющие концы поперечных пазов 15 смежных рядов На фиг 2 первый ряд поперечных пазов 15 расположен с ле вой стороны, а второй - с правой

Датчик отклонения выполнен в виде ша риков 17, каждый из которых расположен в полости, образованной продольными паза ми 14 и 16 управляющей втулки 6 и патруб ка 5 На наружной поверхности патрубка

5имеется винтовой паз 18 В последнем расположен выступ 19 управляющей втулки

6На внутренней поверхности корпуса 1 выполнен продольный паз 20, в котором установлен ограничитель 21 смещения управляющей втулки 6 В корпусе 1 выполнены верхнее 22 и нижнее (не показано) отверстия, а в патрубке - отверстие 23 для гид равлической связи одноименных гидрока мер 8 и 9 с полостью корпуса 1 Центральные углы между осями верхнего 22 и нижнего отверстий корпуса 1 и отверстием 23 патрубка 5 равны центральным углам, ограничивающим длину каждого из поперечных пазов 15 патрубка 5 второго и первого рядов соответственно

Расстояния между верхним и нижним от верстиями корпуса 1 и отверстием 23 патрубка 5 равны длине хода последнего при размещении шариков 17 в поперечных пазах 15 патрубка 5 второго и первого рядов соответственно Переводник 3 и корпус 1 по концам имеют резьбы 24 и 25 для соединения с породоразрушающим инструментом (не показан) и бурильными трубами (не показаны) Гидрокамеры 8 и 9 имеют каналы 26 Продольные чазы 16 и 14 патрубка 5 и управляющей втулки 6 могут быть

выполнены вогнутыми Верхнее и нижнее 22 отверстия корпуса 1 гидравлически связаны с каналами 26 через кольцевые проточки 27

Работа устройства длл стабилизации породоразрушающего инструмента в горизонтальной плоскости осуществляется следующим образом

Переводник 3 и корпус 1 посредством резьбовых соединений 24 и 25 соединяются с породоразрушающим инструментом и бу5 рильными трубами соответственно Устройство спускается в скважину и размещается в ее горизонтальном участке В исходном положении патрубок 5 и управляющая втулка 6 с поршнем 7 находятся в крайнем правом положении, а шарики 17 - в центре

0 продольных пазов 14 и 16 Опорные элементы 11 находятся в транспортном положении и за счет груза 4 - в вертикальной плоскости Верхняя 8 и нижняя 9 гидрокамеры изолированы от полости корпуса 1

5 Под давлением подаваемой в полость бурильных труб промывочной жидкости поршень 7 вместе с управляющей втулкой 8 перемещается влево При этом за счет ограничителя 21 смещения, расположенного в продольном пазу 20 корпуса 1, исключается

0 вращение управляющей втулки 6 вокруг своей оси, а при взаимодействии выступа 19 с винтовым пазом 18 патрубок 5 повора чивается на угол, ограниченный винтовым пазом 18 При этом верхняя 8 и нижняя 9 гидрокамеры изолированы от полости кор

5 пуса 1 и опорные элементы 11 находятся в транспортном положении

После углубления скважины на длину бурильной трубы бурение прекращают Одновременно прекращают подавать промы

0 вочную жидкость Подпружиненные патрубок 5 и управляющая втулка 6 возвращаются в исходное положение Затем осуществляют наращивание бурильной колонны Если на интервале бурения ствол скважины

,- отклоняется, например, вверх от горизонтальной плоскости, то шарики 17 смещаются в крайнее правое положение После подачи промывочной жидкости в полость бурильных труб поршень 7 с управляющей втулкой 6 перемещаются вправо, а патрубок 5 пово0 рачивается При этом шарики 17 располагаются в продольных пазах 16 второго ряда патрубка 5 После поворота последнего на угол, определяемый длиной указанных пазов, патрубок 5 и управляющая втулка 6 движутся совместно до тех nopt

пока торец патрубка 5 не упирается в пере водник 3 При этом отверстие 23 патрубка 5 совмещается с верхним отверстием 22 корпуса 1

Через канал, образованный отверстиями 22 и 23, проточкой 27 и каналом 26, промывочная жидкость поступает в верхнюю гидро камеру 8 За счет давления промывочной жидкости на поршень 10 последний перемещается вверх Поршень 10 через шар 13 давит на опорный элемент 11, который, поворачиваясь вокруг шарнира 12 упирается в стенку ствола скважины Нижняя гидрокамера 9 в это время изолирована от полости корпуса 1

В процессе бурения корпус 1 вращается, а втулка 2 неподвижна При взаимодр,- ствии опорного элемента 11 верхней гидрокамеры 8 со стенкой ствола скважины породоразрушающий инструмент разрушает горную породу преимущественно с нижней стороны В случае, когда ствол скважины отклоняется вниз от горизонитальной плоскости шарики 17 смещаются в сторону поперечных пазов 15 первого ряда, после подачи промывочной жидкости в полость бурильных труб - перемещаются влево Патрубок 5 поворачивается вокруг своей оси на угол, определяемый длиной поперечных пазов 15 первого ряда Совместное движение системы патрубок 5 - управляющая втулка осуществляется до тех пор, пока ограничитель 21 смещения не упирается в торец продольного паза 20 корпуса 1 При этом отверстие 23 патрубка 5 и нижнее отверстие корпуса 1 совмещаются По ка налу, образованному последними, промывоч ная жидкость поступает в нижнюю гидрокамеру 9 За счет взаимодействия опор ного элемента 11 нижней гидрокамеры 9 породоразрушающий инструмент отклоняется вверх

Формула изобретения

Устройство для стабилизации породо- разрушающего инструмента в горизонталь Н 16 14 П К- 20

L

0

5

0

5

ной плоскости, включающее трубчатый кор пус, установленную на нем с возмож ностью вращения втулку, имеюшлю верх нюю и нижнюю гидрокамеры с опорными элементами, породоразрушающий инстру мент и датчик отклонения, отличающееся тем, что, с целью повышения точности проводки горизонтальных скважин, оно снаб жено расположенным на втулке со стороны нижней гидрокамеры грузом, установленной в полости корпуса с возможностью перемещения в осевом направлении управляющей втулкой с поршнем и концентрично установленным в последней с возможностью винтового перемещения патрубком, патрубок и втулка подпружинены относительно корпуса со стороны породоразрушающего инструмента, управляющая втулка на внут ренней поверхности имеет продольные пазы, а патрубок на наружной поверхности - два ряда поперечных пазов, одинаковой длины в каждом из рядов, и продольные пазы, соединяющие концы поперечных пазов смеж ных рядов, датчик отклонения выполнен в виде шариков, каждый из которых располо жен в полости, образованной продольными пазами патрубка и управляющей втулки, в корпусе выполнены верхнее и нижнее отверстия для гидравлической связи одно именных гидрокамер с полостью корпуса, а в патрубке - одно отверстие, причем центральные углы между осью последнего и осями верхнего и нижнего отверстий кор пуса равны центральным углам, ограничи вающим длину каждого из поперечных пазов патрубка второго и первого рядов соответственно, а расстояния между отверстием патрубка и верхним и нижним отверс гиями корпуса равны длине хода патрубка при размещении шариков в поперечных пазах патрубка второго и первого рядов соответственно

21 6 1 7

25

/

, г ние относится к бурению сква- . HI вргицчте 1ьным способом, а именно к vipoftcTbdM для проводки горизонтальною чистка ствола скважины Цель изобретения - повышение точности проводки гпри ижтальныч скважин. Устройство включает корпус, втулку 2, груз 4, патрубок, управляющую втулку (УВ) с поршнем Втулка 2 имеет верхнюю 8 и нижнюю 9 гидрокамеры с поршнями 10 и опорными элементами II. На одном конце корпус имеет переводник 3 для соединения с породо- разрушающим инструментом Патрубок и УВ #J12 27 22 подпружинены относительно переводника УВ на внутренней поверхности имеет про фильные пазы, а патрубок 5 - первый и второй ряды поперечных паюв и продольные пазы, которые соединяют концы поперечных пазов смежных рядов В каждой полости, образованной пазами, расположен шарик УВ установлена с возможностью осевого перемещения, а патрубок - в последней с возможностью винтового перемещения В корпусе выполнены верхние 22 и нижние отверстия для гидравлической свя ж полости корпуса с о поименными гидрока мерами В патрубке выполнено отверстие отклонении скважины, например горизонтали, шарик смещается в поперечных пазов второго ряда давления промывочной жидкости и патрубок перемещаются последний поворачивается 23 При вверх от сторону За счет на поршень УВ влево При этом вокруг своей оси При крайнем левом положении патрубка совмещаются отверстия 22, 23 Это обеспечит гидравлическую связь верхней гидрокамеры 8 с полостью Верхний опорный элемент I l выдвинется до упора в стенку скважины и отклонит породоразрушающий инструмент вниз При бурении ствол скважины будет приводиться к горизонтальному направлению 4 ил 25 W 13 11 8 2 Ј (Л О Јь СП 4 N3 J Фиг. f

гН

Фиг. 2

14

Л

Фиг. 5

Л

15