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

Изобретение относится к буровой технике и может быть использовано при проводке направленных скважин снарядами со съемным керноприемником.

Известно устройство для изменения направления ствола скважины, содержащее колонковую трубу с кольцевым буртом на внутренней поверхности и расположенный в полости колонковой трубы узел отклонения со средством фиксации, приводом и направляющим штоком. При этом средство фиксации выполнено в виде подпружиненной скобы, образующей с поверхностью направляющего штока клин, а привод - в виде эксцентричного груза-ориентатора 1.

Недостатком известного устройства является низкая надежность в работе. Это обусловлено двумя причинами. Во-первых, отсутствием информации об отклонении направляющего штока и его закреплении в стволе скважины. Во-вторых, из-за недостаточности силы тяжести эксцентричного груза для надежного раскрепления средства фиксации в стволе скважины. В связи с этим

VJ ГО 00

Jb О

при проведении работ не гарантируется надежность выполнения цикла искривления в требуемом направлении.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство для изменения направления ствола скважины, включающее колонковую трубу с кольцевым буртом на внутренней поверхности, расположенный в полости колонковой трубы узел отклонения со средством фиксации, приводом и направляющим штоком и гидравлический индикатор положения направляющего штока. При этом средство фиксации выполнено в виде жесткой металлической скобы, взаимодействующей со столбиком керна, привод - в виде жестко связанного с верхней частью направляющего штока механизма, обеспечивающего перекрытие потока промывочной жидкости упруго деформированными уплотнителями- центраторами, а гидравлический индикатор положения направляющего штока - в виде установленного в осевом канале привода клапана 2.

Данное устройство также обладает недостаточной надежностью в работе, что обусловлено следующими причинами. В известном устройстве гидравлический индикатор обеспечивает только контроль отклонения направляющего штока и не позволяет контролировать надежность раскрепления средства фиксации в стволе скважины. Кроме того, весь процесс искривления скважины сопровождается дополнительным повышением давления промывочной жидкости, необходимым для отклонения направляющего штока от оси скважины. Так как бурение глубоких скважин характеризуется и без того высоким давлением промывочной жидкости, близким к максимально допустимым, величина дополнительного перепада давления значительно ограничивается. Это снижает надежность раскрепления средства фиксации в стволе скважины. К недостаткам известного устройства следует также отнести достаточно сложную конструкцию устройства для перекрытия свободного потока промывочной жидкости упругоде- формируемыми уплотнителями-центраторами, что также снижает его надежность в процессе работы. Создаваемая с помощью механизма нагружения гидравлическая нагрузка имеет статический характер и не обеспечивает надежного раскрепления узла фиксации в стволе скважины. В результате надежность устройства в работе, заключающаяся в гарантированном искривлении скважины в проектном направлении, снижается,

Целью изобретения является повышение надежности устройства в работе.

Поставленная цель достигается тем, что в известном устройстве для изменения направления ствола скважины, включающем колонковую трубу с кольцевым буртом на внутренней поверхности, расположенный в полости колонковой трубы узел отклонения со средством фиксации, приводом и направ0 ляющим штоком и гидравлический индикатор положения направляющего штока, привод выполнен в виде утяжелителя с узлом связи для направляющего штока, а гидравлический индикатор положения

5 направляющего штока - в виде выполненных в утяжелителе верхних и нижних ради- альных отверстий, гидравлически , связанных осевым каналом и расположенных под кольцевым буртом колонковой тру0 бы в исходном положении направляющего штока.

Выполнение привода в виде утяжелителя позволяет путем свободного его спуска произвести удар по узлу отклонения и за

5 счет этого повысить надежность раскрепления средства фиксации в стволе скважины под действием ударной нагрузки. Благодаря снабжению утяжелителя узлом связи для направляющего штока обеспечивается, во0 первых, автоматическое соединение утяжелителя с направляющим штоком для их последующего совместного извлечения на поверхность и, во-вторых, передача ударной нагрузки с утяжелителя на направляю5 щий шток.

Выполнение гидравлического индикатора положения направляющего штока в виде выполненных в утяжелителе верхних и нижних радиальных отверстий, гидравличе0 ски связанных осевым каналом и расположенных под кольцевым буртом колонковой трубы в исходном положении направляющего штока, позволяет получить на дневной поверхности контрольный гидравлический

5 сигнал в виде повышения и снижения давления промывочной жидкости при продольных перемещениях колонковой трубы относительно узла отклонения и таким образом контролировать процесс раскрепления

0 средства фиксации в стволе скважины.

Таким образом, при эксплуатации предлагаемого устройства за счет использования ударной нагрузки и получения на дневной поверхности контрольных гидрав5 лических сигналов гарантируется надежность раскрепления средства фиксации в стволе скважины и, следовательно, искривление скважины в проектном направлении. Известных технических решений, включающих совокупность признаков, сходных с

совокупностью признаков, отличающих предлагаемое техническое решение от прототипа, не обнаружено.

Нафиг.1 изображено устройство для изменения направления ствола скважины по- еле доставки на забой, продольный разрез, на фиг.2 - то же после раскрепления средства фиксации; на фиг.З - то же в процессе искривления.

Устройство для изменения направлё- ния ствола скважины включает колонковую трубу 1 с кольцевым буртом 2 на внутренней поверхности и коронкой 3. В полости колонковой трубы размещен узел отклонения, включающий съемный отклонитель с приво- дом. Съемный отклонитель содержит средство фиксации, выполненное в виде клиньев 4 и 5, связанных срезными элементами б, направляющий шток 7, защищенный снаружи свободно вращающейся предохрани- тельной трубой 8, и буровой шарнирный соединитель 9 с головкой 10 под овершот. При этом нижний клин 4 средства фиксации изготовлен из легкоразбуриваемого материала. Привод узла отклонения выполнен в виде утяжелителя 11, снабженного узлом связи с направляющим штоком, включающим овершот 12, муфту 13, пяту 14, шарик 15 и крышку 16. В утяжелителе 11 выполнены верхние 17 и нижние 18 радиальные от- верстия и соединяющий их осевой канал 19, расположенные под кольцевым буртом 2 колонковой трубы 1 в исходном положении направляющего штока (см.фиг.1). Верхняя часть утяжелителя 11 имеет пазы 20 и снаб- жена элементом 21 под овершот.

Спуск съемного отклонителя производится с помощью овершота (не показано), причем в его конструкцию должен входить ориентатор. .

Спуск утяжелителя 11 осуществляется как на овершоте (не показано), так и без овершота путем свободного его перемещения к забою скважины по внутреннему каналу бурильных труб.

Извлечение съемного отклонителя и утяжелителя производится с помощью овершота (не показано).

Устройство для изменения направления буровой скважины работает следую- щим образом.

Перед изменением направления ствола скважины из колонковой трубы 1 извлекают керноприемник (не показано) и приподнимают ее над забоем на высоту, подбирав- мую таким образом, чтобы радиальные отверстия 17 и 18 и осевой канал 19 после доставки на забой съемного отклонителя и спуска утяжелителя 11 находились ниже кольцевого бурта 2, а пазы 20 - выше него.

Затем на овершоте, состыкованном с головкой 10, с входящим в состав овершота ориентатором(не показано), съемный отклонитель доставляется в колонковую трубу 1, ориентируется и клином 4 устанавливается на забой, после чего овершот с ориентато- ром извлекается.

Далее либо на овершоте, либо, как правило, без овершота производится спуск утяжелителя 11, который производит удар по головке 10 съемного отклонителя, под действием которого происходит срезание элементов 6, расклинивание в стволе скважины клиньев 4 и 5 и за счет этого наклон направляющего штока 7 с защитной трубой 8 к оси скважины, обеспечиваемый буровым шарнирным соединителем 9 (см.фиг.2). Если срезание элементов 6. например, при использовании вязких буровых растворов, значительных зенитных углах, спуске на овершоте с малой скоростью из-за малой силы удара не произойдет, то устройство будет иметь положениег показанное на фиг.1.

После извлечения овершота (в случае спуска утяжелителя на овершоте) включается подача промывочной жидкости на забой через полость бурильных труб. Если не произошло срезание элементов 6, то (см.фиг.1) ее свободный проход на забой будет перекрыт кольцевым буртом 2 и размещенным в нем утяжелителем 11. Таким образом в полости бурильных труб создается кратковременное повышенное давление промывочной жидкости, под действием которого происходит срезание элементов 6 и раскрепление клиньев 4 и 5 в стволе скважины.

При срезании элементов 6 утяжелитель 11 вместе с направляющим штоком 7 перемещается ниже, благодаря чему пазы 20 смещаются в область расположения кольцевого бурта 2 и промывочная жидкость через пазы 20 свободно поступает на забой скважины (см.фиг.2). Получение на дневной поверхности сигнала о свободной циркуляции промывочной жидкости свидетельствует о расклинивании в скважине клиньев 4 и 5.

Затем колонковая труба 1 медленно опускается к забою. Во время спуска кольцевой бурт 2 смещается вниз относительно утяжелителя 11. При его перемещении между пазами 20 и верхними радиальными отверстиями 17 свободный проход промывочной жидкости на забой скважины вновь прекращается, а на поверхности отмечается повышение давления промывочной жидкости. После перемещения кольцевого бурта 2 ниже радиальных отверстий 17 промывочная жидкость через радиальные отверстия 17 и 18 и осевой канал 19 свободно поступает на забой (см.фиг.З). Получение сигнала о временном повышении давления промывочной жидкости является повторным контрольным сигналом о постановке устройства на забой скважины и раскреплении средства фиксации.

Последующим вращением колонковой трубы 1 с коронкой 3 осуществляют бурение скважины в новом направлении, при котором коронка 3 перемещается вдоль предохранительной трубы 8, вращаясь совместно с ней, что предохраняет последнюю от износа коронкой 3. Бурение продолжается до формирования забой скважины в новом направлении, в процессе которого производится и разбуривание выполненного из легкоразбуриваемого материала, например быстротвердеющей смеси на основе синтетической смолы, клина 4 (см.фиг.З). Благодаря тому что промывочная жидкость свободно поступает на забой через радиальные отверстия 17 и 18 и осевой канал 19, бурение производится при нормальном давлении промывочной жидкости. При этом утяжелитель 11, опираясь на пяту 14 через шарик 15, может свободно вращаться с колонковой трубой 1, за счет чего, во-первых уменьшается момент трения съемной части устройства о внутреннюю поверхность колонковой трубы 1, повышающий надежность сохранения направляющим штоком первоначально ориентированного перекоса и, во-вторых, снижается износ кольцевого бурта 2 и утяжелителя 11.

Бурение продолжается до тех пор, пока коронка 3 не образует забой в новом направлении (см.фиг.З). При этом кольцевой бурт2 перекроет нижние радиальные отверстия 18 и на поверхности будет получен сигнал в виде повышения давления и уменьшения расхода промывочной жидкости. Бурение до получения данного сигнала гарантирует формирование забоя скважины

в новом направлении, а прекращение бурения при его получении исключает возможность заполнения керном полости колонковой трубы 1 для обеспечения в последующем свободного спуска и посадки съемного керноприемника.

После завершения процесса искривления ствола скважины, не поднимая колонковую трубу 1 над забоем с помощью

овершота (не показан) и элемента 21, утяже- литель 11 и соединенный с ним с помощью овершота 12 и головки 10 съемный отклони- тель извлекаются на поверхность. Затем спускают керноприемник и продолжают бурение в новом направлении. Таким образом, применение предлагаемого устройства для изменения направления ствола скважины позволяет за счет использования ударной нагрузки и контроля за раскреплением

средства фиксации повысить надежность искривления ствола скважины в проектном направлении.

25

Формула изобретения

Устройство для изменения направления ствола скважины, включающее колонковую трубу с кольцевым буртом на внутренней поверхности, расположенный в полости колонковой трубы узел отклонения со средством фиксации, приводом и направляющим штоком и гидравлический индикатор положения направляющего штока, отличающееся тем, что, с целью повышения

надежности в работе, привод выполнен в виде утяжелителя с узлом связи для направляющего штока, а гидравлический индикатор положения направляющего штока - в виде выполненных в утяжелителе верхних и

нижних радиальных отверстий, гидравлически связанных осевым каналом и расположенных под кольцевым буртом колонковой трубы в исходном положении направляющего штока.

Изобретение относится к буровой технике. Цель - повышение надежности устройства в работе. Устройство включает колонковую трубу (КТ) 1, узел отклонения со средством фиксации, приводом и направляющим штоком 7 и гидравлический индикатор положения последнего. КТ 1 на внутренней поверхности имеет кольцевой бурт 2. Привод выполнен в виде утяжелителя 11 с узлом связи с направляющим штоком 7. Узел связи включает овершот 12, муфту 13, пяту 14, шарик 15 и крышку 16. Гидравлический индикатор положения направляющего штока 7 выполнен в виде радиальных отверстий 17 и 18 в утяжелителе 11. Последние гидравлически связаны с осевым каналом 19. Отверстия 17 и 18 расположены под кольцевым буртом 2 КТ 1 в исходном положении направляющего штока 7. Верхняя часть утяжелителя 11 имеет пазы 20. После установки направляющего штока 7 в рабочее положение в полость бурильных труб закачивается промывочная жидкость. Затем КТ 1 перемещают вниз. При этом кольцевой 6vDT 2 перекрывает канал, образованный КТ 1 и утяжелителем 11. После перемещения кольцевого бурта 2 ниже радиальных отверстий 17 промывочная жидкость свободно поступает к забою. Вращением КТ 1 осуществляют бурение скважины в новом направлении. При этом утяжелитель 11 вращается вместе с КТ 1. 3 ил. (Л С