Устройство для изменения азимута ствола скважины Советский патент 1992 года по МПК E21B7/08 

Изобретение относится к бурению скважин и может быть использовано в геологоразведочной, горной, нефтяной и газовой промышленности, а также при строительстве коммуникационных скважин.

Известно устройство для искривления скважин, содержащее породоразрушаю- щий инструмент, забойный двигатель с валом и корпусом, выдвижной в радиальном направлении отклоняющий элемент, установленный на верхнем конце его корпуса, и в диаметрально противоположную сторону отклоняющий элемент, установленный на нижнем конце корпуса. Такое устройство позволяет изменять траекторию скважин, в том числе и азимут, однако оно способно работатьтолько в одном режиме, не улучшает очистку скважины от шлама.

Известен отклонитель, включающий подпружиненный поршень и эксцентричную втулку со шлицами, гибкий внутренний вал, шарнир. Такой отклонитель пригоден для изменения траектории ствола скважины, в том числе и по азимуту. Однако он сложен в изготовлении и может использоваться лишь с электробуром, что сужает область применения устройства, и, кроме того, не способствует очистке ствола скважины от шлама.

Известно устройство для изменения азимута ствола скважины, включающее вал с центральным каналом и радиальными отверстиями, установленную на нем с возможностью вращения втулки с лопастями, образующую с валом кольцевую полость, гидравлически связанную с центральным каналом вала через его радиальные отверстия, при этом по концам втулки в кольцевой полости установлены уплотнения, а каждая лопасть с одноименной боковой стороны имеет направленные по касательной к поверхности втулки отверстия, гидравлически связанные с кольцевой полостью.

Такое устройство позволяет изменить азимут ствола скважина, способствует лучшей очистке скважины от шлама. Однако для изменения скорости вращения втулки с лопастями необходимо произвести замену диафрагмы на диафрагму с другим диаметром отверстия, что требует полной разборки всего устройства. Изменить скорость вращения можно путем изменения расхода подаваемой жидкости, но это создает необходимость применения регулируемых насосов большой мощности.

Целью изобретения является повышение эффективности бурения.

Поставленная цель достигается тем, что на валу с центральным каналом выполнено дополнительно несколько рядов радиальных отверстий, гидравлически связанных с соответствующими дополнительными кольцевыми полостями и радиальными отверстиями втулки. При этом с обеих сторон

каждой лопасти выполнены от верстия с возможностью установки в них съемных насадок и заглушек, причем в центральном канале установлена диафрагма, выполненная в виде втулки с радиальными ножами, к

0 которым посредством пробки с осевым отверстием прижаты кольца, расположенные напротив соответствующих отверстий втулки, при этом часть колец имеет радиальные отверстия и кольцевые канавки.

5Предлагаемое устройство для изменения азимута ствола скважины позволяет более гибко вести управление изменением азимута ствола скважины. Изменение режима работы устройства может достигаться

0 без его разборки и без проведения спуско- подъемных операций, что позволяет проводитьскважину с высокой производительностью и значительно повышает эффективность бурения.

5 Предлагаемое устройство содержит съемные насадки в выпускных отверстиях вращающихся лопастей, дополнительные кольца и пробку с осевым отверстием, устанавливаемые в полости вала потоком жид0 кости напротив соответствующих дополнительных рядов радиальных отверстий в полом валу и дополнительных кольцевых полостей и радиальных отверстий во втулке, причем часть колец имеет радиаль5 ные отверстия и кольцевые канавки, перегородки в осевых отверстиях втулки между входами радиальных отверстий в осевые, радиальные ножи на выходе вала для разрушения втулок и пробки.

0На фиг. 1 изображено устройство для изменения азимута ствола скважины, общий вид ; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1: на фиг. 3 - вид Б на фиг. 1.

Устройство для изменения азимута

5 ствола скважины включает (фиг. 1) вал 1 с центральным каналом 2 и несколькими рядами радикальных отверстий 3. установленную на радиальных 4 и осевых 5 подшипниках втулку 6 с лопастями 7 . Втул0 ка 6 образует с валом 1 ряд кольцевых полостей 8 (в данном случае четыре полости), гидравлически связанных отверстием 3 с каналом 2, если в последнем не установлены кольца 9. В канале 2 между валом 1 и

5 концевиком 10 установлена втулка с радиальными ножами 11, а во входном отверстии канала 2 установлена пробка 12 с осевым отверстием 13, прижимающая кольца 9 к ножам 11. Во внутренних проточках втулки б установлены уплотнения 14. В каждой лопасти 7 выполнены радиальные отверстия 15 с технологическими заглушками 16. Отверстия 15 гидравлически связаны со сквозными выходными отверстиями 17 (фиг. 2). выполненными в лопасти по касательной к поверхности втулки 6, и кольцевыми полостями 8. В отверстиях 17 с обеих сторон лопастей на резьбе в зависимости от того, какой режим работы требуется, устанавливаются заглушки 18 либо сменные насадки 19, обеспечивающие различный режим работы устройства. В центральном канале 2 вала 1 могут устанавливаться кольца 9 либо кольца 20 (фиг. 1) с радиальными отверстиями 21 и кольцевой канавкой 22 на внешней цилиндрической поверхности.

Устройство работает следующим образом.

Устройство устанавливается на вал забойного двигателя либо через определенные интервалы в местах соединения частей бурильной колонны. Промывочная жидкость, подаваемая буровыми насосами по бурильным трубам, попадает в центральный канал 2 (фиг. 1) вала 1. Внутри канала 2 в зависимости от требуемого режима работы устройства устанавливается набор колец 9 и 20 и пробка 12 либо не устанавливается ничего. Промывочная жидкость, проходя через отверстие 13 пробки 12. частично поступает к забою скважины, частично через отверстия 21. кольцевые канавки 22. отверстия 3. кольцевые полости 8. радиальные отверстия 18 (фиг. 2) и отверстия 15 и 17 в насадки 19.

Сменой чередования колец 9 и 20, а также вида и места расположения насадок 19 можно изменять скорость вращения втулки 6. направление ее вращения (правое либо левое), а также характеристекаемыхиз насадок 19 струй.

При вращении втулки 6 в направлении движения часовой стрелки (если устройство установлено на валу забойного двигателя) за счет взаимодействия лопастей 7 со стенкой скважины долото разрушает горщ ю породу преимущественно с левой стороны и ствол скважины искривляется в сторону , ве- личения азимута. При обратном направлении вращения втулки б скважина поворачивается в сторону уменьшения азимута.

Изменение режима работы устройства может осуществляться без его разборки и без проведения спускоподьемных операций. Для этого повышают давление промывочной жидкости в бурильных трубах (например,путем подключения дополнительного бурового насоса), после

чего возрастает усилие прижатия пробки 12 к кольцам 9 и 20 и радиальным ножам 11 до тех пор. пока кольца 9 и 20 и пробка 12 не разрушатся, проходя через радиальные ножи 11. После этого по внутренним каналам

бурильных труб пробкой 12 внутрь канала 2 досылается новый набор колец 9 и 20, причем давление в нагнетательной системе регулируется предохранительным клапаном во избежание нежелательного повышения

давления, которое может вызвать преждевременное разрушение пробки и колец на радиальных ножах 11.

Устройство может также использоваться при роторном бурении в составе компоновки низа бурильной колонны для изменения азимута скважины, а также при бурении горизонтальных и наклонных скважин забойными двигателями для улучшения очистки ствола скважины за счет турбулизации потока промывочной жидкости в кольцевом пространстве скважины (между стенками скважины и бурильными трубами). Формула изобретения Устройство для изменения азимута

ствола скважины, включающее вал с центральным каналом и радиальными отверстиями, установленную на нем с возможностью вращения втулку, образующую с валом герметичную кольцевую полость, гидравлически связанную с центральным каналом вала через его радиальные отверстия, расположенные на наружной поверхности втулки лопасти с направленными в одну сторону по касательной к поверхности втулки отверстиями, гидравлически связанными с кольцевой полостью, и расположенную в полости вала под его радиальными отверстиями диафрагму, отличающееся тем, что, с целью регулирования интенсивности изменения азимута ствола скважины, оно снабжено расположенными в полости вала над диафрагмой друг над другом кольцами и пробкой с осевым отверстием, диафрагма выполнена с радиальными ножами, причем

пробка и кольца выполнены из легкоразрушающего материала, а по крайней мере одно из колец имеет кольцевую канавку на наружной поверхности и радиальное отверстие для сообщения полости вала с кольцевой полостью.

1703803

А-А

Изобретение относится к бурению и м.б. использовано при проводке направленных скважин. Цель изобретения - регулирование интенсивности изменения азимута ствола скважины. Устройство имеет вал 1, втулку 6 с лопастями (Л), диафрагму, пробку 12 и кольца 9. Вал 1 выполнен d центральным каналом 2. Втулка 6 установлена с возможностью вращения и образует с валом 1 герметичную кольцевую полость (КП) 8. По4 17 3 Я 8 следняя гидравлически связана с центральным каналом 2 через радиальные отверстия 3. Каждая Л 7 имеет направленные по касательной к поверхности втулки 6 отверстия 17. Последние гидравлически связаны с КП 8. Пробка 12 выполнена с отверстием 13, а диафрагма - с радиальными ножами. Пробка 12 и кольца 9 выполнены из легкоразрушаемого материала. Кольцо 9 может иметь отверстие 21 и продольную канавку 22 на наружной поверхности. Промывочная жидкость из полости вала 1 через отверстия 21 и 3 поступает в КП 8 и через отверстия 17 выходит во внешнюю среду. При этом за счет реактивной силы струй промывочной жидкости втулка б вращается. За счет взаимодействия Л 7 со стенкой ствола скважины буровой инструмент в месте расположения устройства смещается в поперечном направлении. Для изменения режима вращения увеличивают объем прокачиваемой жидкости. При этом пробка 12 и кольца 9 смещаются вниз и разрушаются радиальными ножами диафрагмы. 3 ил. А Т, Ю (Л С VJ О GJ 00 О OJ