Отклонитель Советский патент 1991 года по МПК E21B7/08 

Изобретение относится к устройствам для изменения направления ствола скважины и может быть использовано при бурении забойным двигателем.

Цель изобретения - повышение надежности работы.

На фиг.1 изображен отклонитель, продольный разрез; на фиг.2, 3 - сечения А-А и Б-Б на фиг.1 соответственно.

Отклонитель включает трубчатый корпус, состоящий из верхней 1 и нижней 2 секций, соединенных замковыми радиаль- но-упорными 3 и радиальными 4 подшипниками, общая ось которых наклонена под равным углом а к осям секций 1,2, установленные на осях 5, жестко связанных с верхней секцией 1, отжимные рычаги б, контактирующие с толкателями 7, которые, в свою очередь, взаимодействуют с подпружиненными пальцами 8 со сферической головкой на внутренней стороне. Половина из них входит в радиальные отверстия верхней секции 1. а другая половина пальцев 8 опирается на наружную поверхность секции 1, как показано на фиг.2. На вчеш- ней поверхности верхней секции 1 выполнены пазы 9 переменной глубины с шириной, равной диаметру подпружиненных пальцев 8 и максимальной глубиной, приходящейся на край радиального отверстия секции 1, большей, чем высота сферического закругления пальца 8 на внутреннем конце. Длина паза 9 равна расстоянию между соседними пальцами 8. Ниже уровня подпружиненных пальцев 8 в теле верхней секции 1 выполнен второй ряд радиальных сквозных отверстий со ступенчато изменяющимся диаметром, в которых размещены подпружиненные ограничительные штифты 10 с выступающими внутрь концами. Расстояние h от нижнего конца отжимного рычага 6 до оси ограничительного штифта 10 должно быть равно

() ,

(1)

где d - диаметр штифта 10;

д- величина выхода штифта 10 во внутреннюю полость верхней секции 1;

D - диаметр бросового шара 11.

На внутренней поверхности нижней секции 2 по обе стороны от каждого штифта 10 выполнены сферические углубления 12 с глубиной, превышающей величину д выхода штифта 10, причем величина углового смещения (фиг.З) центров сферических углублений 12 от оси соответствующего штифта 10 определяется из условия поворота подпружиненных пальцев 8 не менее чем на один диаметр пальца 8. Это условие определяет угол / следующим образом:

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

о 360 di , x,„.

- г оТ (град) (2)

где di - диаметр подпружиненного пальца 8;

DI - наружный диаметр верхней секции 1 на уровне размещения подпружиненных пальцев 8.

Условие (2) гарантирует дальнейший поворот нижней секции 2 без поджатия рычагов 6 с помощью шара 11.

Для того, чтобы при следующем цикле поворота отклонителя его работа происходила точно также, что и при предыдущем цикле, по другую сторону каждого штифта 10 на внутренней поверхности нижней секции 2 должно быть углубление, смещенное относительно оси штифта 10 на угол

У .(3)

где п - число подпружиненных пальцев 8.

В нижней секции 2 корпуса установлен контейнер 13 под бросовые шары 11. Штифты 10 имеют сферическую головку 14.

Отклонитель работает следующим образом.

Корпус устанавливается между забойным двигателем и бурильными трубами (не показны). Для изменения угла перекоса отклонителя бурение останавливается, бурильный инструмент приподнимается. Внутрь бурильных труб сбрасывается шар 11, затем включаются буровые насосы. Шар 11, достигнув отклонителя, отжимает рычаги 6, которые, в свою очередь, отжимают толкатели 7 и подпружиненные пальцы 8. После того, как рычаги 6 отожмутся до пред- льного положения, шар 11 задерживается на выступающих концах подпружиненных штифтов 10. При этом пальцы 8, отжатые толкателями 7, выходят из зацепления с верхней секцией 1, и под действием реактивного момента Мр забойного двигателя начинается поворот нижней секции 2 относительно верхней секции 1. После того, как нижняя секция 2 повернется на расчетный угол /, сферические головки 14 штифтов 10 под действием пружин смещаются в сферические углубления 12, выполненные на внутренней поверхности секции 2, освобождая шар 11, который при этом падает в контейнер 13,

Таким образом, подпружиненные штифты 10 и сферические углубления 12 на внутренней поверхности нижней секции 2 при взаимодействии друг с другом играют роль механического реле времени, обеспечивающего задержку бросового шара 11 до тех пор, пока не произойдет поворот нижней секции 2 на угол, гарантирующий дальнейший поворот нижней секции 2 без участия бросового шара 11.

Дальнейший поворот секции 2 под действием реактивного момента Мр забойного двигателя приводит к тому, что пальцы 8, перемещаясь по дну паза 9 с переменной глубиной, автоматически входят в зацепление с освободившимся соседним отверстием верхней секции 1. То, что конечная глубина паза 9 больше высоты сферическо- го закругления на внутреннем конце пальца 8, предотвращает возможность отжатия пальца 8 и выхода из освободившегося отверстия под действием реактивного момента Мр. Ширина паза 9 должна быть равна диаметру пальца 8, а длина - расстоянию между пальцами 8, чтобы наличие люфта в подшипниках 3 не могло препятствовать автоматическому зацеплению пальцев 8 с верхней секцией 1 и фиксированию нового взаимного положения секций 1 и 2.

При необходимости повторными сбрасываниями шара 11 можно вызвать поворот отклонителя требуемое число раз. Каждый поворот вызывает изменение угла перекоса отклонителя. Число возможных значений углов перекоса равно общему числу подпружиненных пальцев 8 (на фиг.2 число пальцев 8 равно 6). Максимальный угол перекоса отклонителя равен удвоенному углу переко- са а оси подшипников по отношению к осям секций, минимальный угол равен 0.

Формула изобретения

1. Отклонитель, включающий корпус, состоящий из верхней и нижней трубчатых секций, соединенных подшипником, ось которого наклонена под равным углом к осям секций, узел фиксации секций и контейнер под бросовый шаровой клапан, отличающийся тем, что, с целью повышения

надежности работы, верхняя секция имеет равномерно расположенные по окружности радиальные отверстия, узел фиксации секций выполнен в виде толкателей, расположенных в радиальных отверстиях пальцев, установленных в нижней секции с возможностью взаимодействия с толкателями, отжимных рычагов, шарнирно связанных верхним концом с верхней секцией над толкателями и расположенных с возможностью взаимодействия с последними, и установленных в верхней секции под отжимными рычагами и образующих седло под бросовый шаровой клапан штифтов со сферической головкой, а нижняя секция на внутренней поверхности имеет для размещения последней равномерно расположен- ные по окружности сферические углубления, причем пальцы и штифты равномерно расположены по окружности корпуса и подпружинены относительно нижней и верхней секций соответственно, шаг расположения сферических углублений и пальцев в два раза меньше шага расположения толкателей и штифтов, пальцы относительно сферических углублений, а толкатели относительно штифтов смещены в окружном направлении на половину шага их расположения.

2. Отклонитель по п.1, о т л и ч а ю щ и- й с я тем, что на наружной поверхности верхней секции выполнены сопряженные с каждым из радиальных отверстий и расположенные с одной из их стороны направляющие поперечные пазы под пальцы, причем длина каждого паза равна величине шага расположения пальцев, а глубина увеличивается в направлении от радиального отверстия.

Изобретение относится к устройствам для изменения направления ствола скважины и может быть использовано при бурении забойным двигателем. Цель изобретения - повышение надежности работы. Отклонитель включает корпус, состоящий из верхней секции (ВС) 1 и нижней секции (НС) 2, узел фиксации последних, контейнер под бросовый шар 11 и подшипник, соединяющий НС 2 и ВС. Ось подшипника наклонена под равным углом к осям НС 2 и ВС 1. Узел фиксации выполнен в виде толкателей 7, отжимных рычагов 6, штифтов 10 и пальцев (П) 8. Толкатели 7 установлены в радиальных отверстиях ВС 1, а П 8 - в НС 2 с возможностью взаимодействия с толкателями 7. Отжимные рычаги 6 шарнирно связаны верхним концом с ВС 1 над толкателями 7. Штифты 10 расположены в ВС 1 под отжимными рычагами 6. На внутренней поверхности НС 2 выполнены сферические углубления для размещения штифтов 10. Толкатели 7, П 8 и штифты 10 равномерно расположены по окружности корпуса. Штифты 10 и П 8 подпружинены относительно ВС 1 и НС 2 соответственно. Шар 11 смещает отжимные рычаги 6 от оси корпуса. Последние передвигают толкатели 7 и П 8. В крайнем положении П 8 НС 2 под действием реактивного момента забойного двигателя вращается. После поворота НС 2 на угол, соответствующий дуге между П 8, штифты 10 входят в сферические углубления. Шар 11 падает в контейнер 13, а П 8 и толкатели 7 смещаются к оси корпуса. При этом НС 2 и ВС 1 зафиксированы в новом положении. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

10

Щи г. 2

Фиг.3