Отклонитель Советский патент 1991 года по МПК E21B7/04 

Изобретение относится к бурению скважин, именно к устройствам для отклонения ч ородоразрушающего инструмента в устройствах периодического действия для изменения направления скважин.

Цель изобретения - повышение надежности работы.

На фиг. 1 изображен отклонитель; на фиг. 2 - то же. продольный разрез; на фиг. 3 - сечение А-А на фиг. 2; на фиг. 4 - кинематическая схема отклонителя.

Отклонитель содержит корпус 1 с выполненными в нем двумя рядами криволинейных прорезей 2 и 3, расположенных симметрично, причем по крайней мере одна из них (на фиг.1 - обе) имеет наклон к оси корпуса 1, и центраторами 4 на наружной поверхности корпуса 1 р месте выполнения

криволинейных прорезей 2 и 3. Во внутренней полости корпуса 1 (фиг 2) расположены соединительный шарнир 5 и вал, состоящий из двух частей - верхней 6 и нижней 7. связанных между собой шарниром 8. На нижней части вала 7 на подшипниковых опорах 9 установлена отклоняющая втулка 10, снабженная жестко соединенными d ней двумя парами расположенных диаметрально противоположно пальцев 11 и 12 (фиг 3). диаметр которых соответствует ширине криволинейных прорезей 2 и 3, для взаимодействия с последними. С нижней частью вала 7 соединен породоразрушающий инструмент 13.

Криволинейные прорези 2, 3 корпуса 1 выполнены таким образом, что их оси представляют собой дуги окружностей с общим

О

ю

00

4

О

центром кривизны на перпендикуляре к оси породоразрушающего инструмента 13, а радиусы кривизны определяются в соответствии с выражениями

-R1 VR0 z + Li /

R2 VR0 z + L2

где RI, R2 - радиусы кривизны осей первой 2 и второй 3 пары продольных прорезей корпуса, м;

RO - проектный радиус траектории перемещения породоразрушающего инструмента 13, м;

Li, L2 - расстояния от торца породоразрушающего инструмента 13 до первой 11 и второй 12 пары пальцев отклоняющей втулки.

Корпус 1 отклонителя соединяется с корпусом 14 снаряда направленного бурения (не показан), а его вал через соединительный шарнир 5 - с ведущей штангой 15 снаряда. Для уменьшения жесткости корпуса 1 отклонителя на изгиб он может быть выпол- нен с поперечными прорезями 16.

Отклонитель работает следующим образом.

Корпус 1 отклонителя соединяют . корпусом 14 снаряда направленного бурения, а вал 6 отклонителя через соединительный шарнир 5 - с ведущей штангой 15 снаряда. Компоновка, включающая отклонитель и снаряд направленного бурения, спускается в скважину, ориентируется одним из известных способов и фиксируется в скважине. После этого создаются необходимые режимные параметры и производится бурение скважины. В процессе углубления скважины валы б и 7 с установленной на последнем отклоняющей втулкой 10 перемещаются вниз, а корпус 1 удерживается в зафиксированном положении снарядом направленного бурения. При этом за счет взаимодействия пальцев 11 и 12 с криволинейными прорезями 2 и 3 корпуса 1 лородо- разрушающий инструмент 13 будет перемещаться по дуге окружности с расчетным радиусом кривизны, а части вала 6 и 7 будут наклоняться к оси корпуса в местах их соединений шарнирами 5 и 8. Траектория перемещения частей вала отклонителя и породоразрушающего инструмента 13 при искривлении скважины с постоянным радиусом кривизны R и обеспечением условий асимметричного искривления ее ствола показана на фиг. 4, где положение АДЕ соответствует их первональному транспортному положению, а положение AiDiEi - промежуточному положению при искривлении скважины, определяемому в соответствии с принципом виртуальных перемещений следующим образом. Как известно, при асимметричном искривлении скавжин с постоянным радиусом кривизны центр породоразрушающего инструмента 13 (точка А) должен перемещаться по дуге данного радиуса кривизны RO, причем центр кривизны (точка О) должен находиться в плоскости,

0 проходящей через торец породоразрушающего инструмента 13, следовательно, мгновенный радиус кривизны, проведенный через его центр (точка А), всегда должен быть перпендикулярен его оси и, соответст5 венно, оси нижней части 7 вала отклонителя. Таким образом, треугольники OAiBi и OAiCi, где точки Bi и GJсоответствуют положению пальцев 11 и 12 отклоняющей втулки 10 в любой момент процесса искривления

0 скважины, должны быть прямоугольными треугольниками. Следовательно, учитывая, что расстояния от пальцев 11 и 12 до торца породоразрушающего инструмента 13 Li и постоянны, траектория перемещения то5 чек В и С (пальцев 11 и 12 отклоняющей втулки), задаваемая криволинейными прорезями 2, 3 корпуса, должна представлять собой дуги окружностей с центром в точке О, а их радиусы определяются из треуголь0 ников OAiBi и OAiCi. При этом центр шарнира 8 (точка D), соединяющего части 6 и 7 вала отклонителя, также перемещается по дуге окружности, а центр соединительного шарнира 5 (точка Е) - вдоль оси корпуса 1

5 отклонителя.

Возникающие при бурении скважины, например, вследствие перемежаемости горных пород поперечные нагрузки воспринимаются пальцами 11 и 12 и корпусом 1,

0 благодаря чему устраняется действие поперечных нагрузок на части вала б и 7 и шарниры 5 и 8, что повышает надежность устройства.

Центраторы 4 обеспечивают центриро5 корпуса 1 в скважине и устраняют таким образом влияние возможных его деформаций и перекосов на результаты искривления скважин.

После отбуривания скважины на длину

0 продольных прорезей 2 и 3 отклонитель и снаряд направленного бурения переводится в транспортное положение.

При необходимости дальнейшего углубления и искривления ствола скважины буре5 ние осуществляется в описанной выше последовательности. При этом корпус 1 за счет поперечных прорезей 16 легко вписывается в искривленный ствол скважины.

После углубления скважины на требуемую величину отклонитель и снаряд направленного бурения извлекаются на поверхность.

Формула изобретения Отклонитель, включающий корпус с опорными элементами на наружной повер- хности, породоразрушающий инструмент, расположенный в корпусе вал из двух связанных шарниром верхней и нижней частей, установленная на последней с возможностью вращения отклоняющая втулка с рабочими элементами, узел отклонения, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности в работе, узел отклонения выполнен в виде симметрично расположенных с диаметрально противопо- ложных сторон корпуса двух рядов криволинейных прорезей, а рабочие элементы отклоняющей втулки - в виде расположенных с диаметрально противоположных ее сторон двух пар пальцев, каждый из кото-

рых установлен в криволинейной прорези корпуса, причем ось последней расположена по дуге окружности с общим центром на перпендикуляре к оси породоразрушающе- го инструмента, а радиус окружности выбирается из соотношения

Ri,2 VR0 2 + Li.2 2

где Ro - проектный радиус траектории перемещения породоразрушающего инструмента, м;

Rt.2 - радиусы кривизны прорезей корпуса первого и второго ряда соответственно, м;

Li.2 расстояние от торца породоразрушающего инструмента до первой и второй пары пальцев отклоняющей втулки соответственно, м.

Изобретение относится к бурению скважины и предназна чено для проводки ее искривленного участка. Цель - повышение надежности работы. Отклонитель содержит корпус 1, породоразрушающий инструмент (ПИ) 13, составной вал, отклоняющую втулку 10 и узел отклонения. Вал состоит из связанных шарниром верхней 6 и нижней 7 частей. На последней установлена с возможностью вращения отклоняющая втулка 10 с рабочими элементами. Узел отклонения выполнен в виде симметрично расположенных с диаметрально противоположных сторон корпуса 1 двух рядов криволинейных прорезей 2, 3. Рабочие элементы выполнены в виде расположенных с диаметрально противоположных сторон отклоняющей втулки 10 двух пар пальцев 11, 12. Каждый из пальцев 11, 12 размещен в криволинейной прорези 2, 3. Ось последней расположена по дуге окружности с общим центром на перпендикуляре коси ПИ 13. После закрепления корпуса 1 в скважине осуществляют бурение При углублении скважины пальцы 11, 12 перемещаются в криволинейных прорезях 2, 3, а ПИ 13 перемещается по дуге окружности 4 ил. 00 с

if

13

Фиг./

Фиг

Редактор М.Циткина

Составитель В Родина Техред М Моргентал

Фиг. 4

Корректор М.Максимишинец