Устройство для проводки наклонного ствола скважины забойным двигателем Советский патент 1991 года по МПК E21B7/08 

11 с возможностью взаимодействия с ним патрубка 12, связанного с втулкой 10 узлом передачи крутящего момента, Патрубок 12 расположен под углом к оси втулки 10, верхняя секция корпуса изогнутая, ее фрикционная поверхность соприкасается со

стенкой ствола скважины, а зубья внедряются в горную породу. В процессе бурения первоначальное направление устройства будет сохраняться за счет взаимодействия рабочей поверхности зубьев со стволом скважины. 7 ил.

Изобретение относится к бурзнию глубоких скважин и м.б испопь оваьо для бурения восходящего участка ствола скважины. Цель изобретения - повыше че точности проведения проектного профылр скаахины. Для этого нижняя секция корпуса смещена относительно верхней в сторону изгмба отклонителя Поверхность отклони- теля с выпуклой стороны и поверхность верхней секции корпуса с диаметрально противоположной ей стороны выполнены в виде фрикционных поверхностей. Устр-во инее опорный узел, выполненный в виде втулки 10 с клином 11 на внутренней поверхности со стороны, противоположной изгибу отклонителя. Последний телескопически установлен в полости втулки 10 над клинок1. :м Шаг 5

Изобретение относится к бурению глубоких скважин и может быть использовано для бурения восходящего участка ствола скважины с использованием забойного двигателя.

Цель изобретения - повышение точности проведения проектного профиля скважины.

На фиг. 1 изображено устройство для проводки наклонного ствола скважины забойным двигателем в транспортном положении; на фиг, 2 - то же, в рабочем положении; на фиг, 3 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 4 - сечение Б-Б на фиг. 1; на фиг. 5 т- опорный узел в транспортном положении; на фиг; 6 -то же, в рабочем положении; на фиг. 7 - сечение В-В на фиг. 5.

Устройство для проводки наклонного ствола скважины забойным двигателем .включает корпус, состоящий из связанных трубчатым изогнутым отклонителем 1 верхней секции 2 и нижней секции 3, установленный в полости корпуса на осевых и радиальных опорах(не показаны)составной вал 4 с шарниром (не показан) в месте изгиба отклонителя 1 и долотом 5 на конце. Вал 4 является валом забойного двигателя (не показан), который встраивается в верхнюю секцию 2 корпуса, а над последней расположен опорный узел 6.

Поверхность отклонителя 1 с выпуклой стороны и поверхность верхней секции корпуса с диаметрально противоположной ей стороны выполнены в виде фрикционных- поверхностей 7, которые могут быть образо- ваны, например, плашками с продольными, наклоненными в сторону от ее оси симметрии зубьями 8. Рабочая поверхность 9 последних образована круговым цилиндром, диаметр основания которого равен (или больше) диаметру долота 5. Нижняя секция 3 корпуса смещена в сторону изгиба отклонителя 1 в плоскости симметрии устройства. Величина смещения нижней секции 3 корпуса определяется из выражения

В - 0,5 (Од - Dk - 2 Н) - L2 где Од - диаметр долота, м;

DK - диаметр верхней секции корпуса, м; Н - толщина первого опорно-фиксирую- щего элемента, м;

L - расстояние от торца долота до места

изгиба отклоняющего угла, м;

EI - жесткость нижней секции корпуса на изгиб, кН/м ;

q - поперечная составляющая веса единицы длины первой секции корпуса, кН/м;

R - проектный радиус кривизны ствола

скважины, м.

Опорный узел 6 выполнен в виде втулки 10 с клином 11 на внутренней поверхности со стороны, противоположной изгибуотклонителя, и телескопически установленного в полости втулки над клином с возможностью взаимодействия с ним патрубка 12. Клин 11 жестко, а патрубок 12 узлом передачи крутящего момента, например шлицевым соединением 13 с зазором д , связаны с втулкой 10. При этом касательная к направляющей, образующей рабочую поверхность 14 клина 11, в крайнем верхней точке А должна быть параллельна оси втулки 10, а в

нижней (точка Б) - оси патрубка 12 в рабочем положении опорного узла 5. Втулка 10 и патрубок 12 на концах имеют резьбы 15 и 16 для соединения соответственно с верхней секцией 2 корпуса и бурильными трубами 17. Герметичность опорного узла обеспечивается за счет шарнирно установленной в полости втулки 10 трубы 18 с уплотнениями 19.

Устройство работает следующим образом.

В зависимости от проектного радиуса кривизны ствола скважины, расстояния от торца долота до места изгиба отклонителя 1 (длина направляющего участка устройства),

диаметра долота 5 в соответствии с выражением (1) определяется величина смещения В нижней секции 3 корпуса.

На основании данных кавернометрии определяется кривизна рабочей поверхности 9 зубьев 8, Затем с использованием известных методов рассчитывается толщина плашки, образующей фрикционную поверхность 7, т.е. расстояние от рабочей поверхности 9 до верхней секции 2 корпуса

устройства.

Устройство с установленными над ним средствами контроля за параметрами ствола скважины и пространственным положением долота 5 на бурильных трубах спускается в скважину.

Над забоем ствола скважины устройство ориентируется в проектном направлении. Затем долото 5 устанавливается на забои скважины и на устройство за счет веса колонны бурильных труб действует сжимающая осевая нагрузка, под влиянием которой патрубок 12, перемещаясь по рабочей поверхности 14 клина 11, занимает крайнее нижнее положение. При этом патрубок 12 расположен под углом к оси втулки 10, верхняя секция 2 корпуса изгибается, ее фрикционная поверхность 7 соприкасается со стенкой ствола скважины, а зубья 8 внедряются в горную породу. Вращающий момент от забойного двигателя, который может быть расположен, например, в верхней секции 2, через вал 4 передается долоту 5. Вал 4 установлен в нижней секции 3 на осевых и радиальных опорах и связан с валом забойного двигателя.

8 процессе бурения первоначальное направление устройства сохраняется за счет взаимодействия рабочей поверхности 9 зубьев 8 со стволом скважины.

Так как ось долота в каждый момент времени практически совпадает с касательной к оси ствола скважины, что обеспечивается геометрией направляющей части устройства, включающей долото 5, нижнюю секцию 3 корпуса с валом 4, отклонитель 1, а отклоняющая сила на долоте 5 равна нулю, то кривизна ствола скважины по мере ее углубления не изменяется. При этом существенно повышается ресурс работы долота 5, радиальных и осевых опор вала 4.

м

При подъеме устройства оно занимает транспортное положение. Вращением колонны бурильных труб устройство можно установить в другое положение При этом

вращающий момент от бурильной колонны к корпусу устройства передается через шли- цевое соединение 13 патрубка 12 с втулкой 10. Герметичность опорного узла 5 обеспечивается трубой 17 с уплотнениями 19.

Использование устройства для проводки наклонного ствола скважины позволяет осуществлять проводку скважины с минимальными отклонениями от проектного ее профиля.

Формула изобретения

Устройство для проводки наклонного ствола скважины забойным двигателем, включающее корпус, состоящий из связанных трубчатым изогнутым отклонитепем

верхней и нижней секций, установленный в полости корпуса на осевых и радиальных опорах составной вал с долотом и шарниром в месте изгиба отклонителя и расположенный над верхней секцией корпуса

опорный узел, отличающееся тем, что, с целью повышения точности проведения проектного профиля скважины, нижняя секция корпуса смещена относительно верхней в сторону изгиба отклонигеля, поверхность

последнего с выпуклой стороны и поверхность верхней секции корпуса с диаметрально противоположной ей стороны выполнены в виде фрикционных поверхностей, а опорный узел - в виде втулки с клином на внутренней поверхности со стороны, противоположной изгибу отклонителя, и телескопически установленного в полости втулки над клином с возможностью взаимодействия с ним патрубка, связанного с втулкой узлом передачи крутящего момента,

Ц 7

/7

Фиг.

Фиг.(+

Фиг. 2

д

(О

Фиг. Г