Отклонитель Советский патент 1992 года по МПК E21B7/08 

Изобретение относится к бурению нефтяных скважин, а именно к проводке наклонно направленных скважин путем контролируемого изменения траектории бурящейся скважины.

Известен отклонитель, принятый за прототип. Недостатком этого устройства является то, что попадание очередной подпружиненной втулки в периферийное отверстие во время поворота нижней секции по отношению к верхней под действием реактивного момента является ненадежным. Кроме того, в зацепление единовременно входит лишь одна втулка, что значительно утяжеляет условия ее работы и устройства в целом.

Цель изобретения - повышение надежности работы отклонится.

Указанная цель достигается тем, что от- клонитель снабжен узлом торможения шарового клапана, выполненным в виде установленных в полости нижней секции разрезных пружинных шайб, контейнер под бросовый шаровой клапан расположен в нижней секции корпуса под узлом торможения шарового клапана, цилиндрические каналы для размещения поршней выполнены в верхней секции, а их оси совпадают с поверхностью вращения секции корпуса. Последний выполнен с расположенными под каждым цилиндрическим каналом отверстиями, образованными полуцилиндрическими полостями сопряженных секций и кольцевой полостью под отверстиями. Узел фиксации секции выполнен в виде установленных в каждом из отверстий поворотной шпонки с зигзагообразной канавкой по наружной поверхности, расположенного в каждой канавке и подпружиненного относительно поршня пальца и жестко связанных с нижних торцом каждой поворотной шпонки кулачка, причем нижняя часть шпонки выполнена с поперечным сечением в виде сегмента и расположена в отверстии, обра- зованом совмещенными частями секций корпуса, нижняя секция в кольцевой полости имеет выступы для взаимодействия с кулачками, а поршневая полость гидравлически связана с полостью корпуса под узлом торможения.

На фиг. 1 схематически изображен от- клонитель, продольное сечение; на фиг. 2 - разрезное пружинное кольцо; на фиг. 3-5 - зигзагообразная канавка; на фиг. 4 - то же, разрез А-А на фиг. 3; на фиг. 5 - то же, разрез Е-Е на фиг. 3; на фиг. 6 - управляемая шпонка с управляемыми кулачками и профилированные толкатели, поперечное сечение, разрез А-А на фиг. 1:1- отсутствие зацепления между подвижной и неподвижной секциями, I - наличие зацепления между подвижной и неподвижной секциями; на фиг. Т- разрез Б-Б на фиг, 1 управляемая шпонка и подпружиненный палец, поперечное сечение: на фиг. 8 - то же, узел I на фиг. 1; на фиг. 9 - то же, разрез В-В на фиг. 8; на фиг. 10 - управляемая шпонка, поперечное сечение; I - отсутствие зацепления между подвижной и неподвижной секциями, II - наличие зацепления между подвижной и неподвижной секциями.

Отклонитель включает в себя трубчатый корпус, состоящий из верхней 1 и нижней 2 секций. На свободных концах секций выполнены замковые конические резьбы. К верхней секции 1 присоединяется колонна

бурильных труб, к нижней секции 2 - забойный двигатель. Секции соединены между собой подшипником 3, ось которого наклонена под равным углом к осям секций. В

корпусе выполнен осевой канал 4, в котором помещен тормозной узел 5, состоящий из набора разрезных пружинных колец б (фиг. 2), разделительных шайб 7. В верхней секции 1 имеются управляемые поворотные

0 шпонки 8, снабженные на образующей поверхности зигзагообразными канавками 9 (фиг. 3-5), а в нижней части -управляемыми кулачками 10 (фиг. 6). Шпонка входит в зацепление с поршнем 11 посредством под5 пружиненного пальца 12 (фиг. 7-9). Поршень 11 опирается на возвратную пружину 13 и снабжен направляющим штифтом 14. Также в верхней секции 1 имеются силовые каналы 15 и 16. В нижней секции 2

0 расположен контейнер для управляющих шаров 18, диаметр которых подобран с таким расчетом, чтобы они входили в отверстие шайб 7 с минимальным зазором, а внутренний диаметр колец 6 меньше диа5 метра шаров, чтобы они проходили через него с определенным усилием. Также в нижней секции расположены профилированные толкатели 19 (фиг. 6). Оси секций 1 и 2 имеют между собой определенный угол. Угол пере0 коса устанавливается числом позиций угла поворота. Для герметизации подвижных узлов отклонителя предусмотрены уплотнения 20 и 21.

Отклонитель работает следующим об5 разом.

Отклонитель в исходном положении, когда оси неподвижной 1 и подвижной 2 секций совпадают, устанавливаются между забойным двигателем и бурильными труба0 ми. После спуска его на забой скважины бурильная колонна фиксируется и устанавливается заданный угол перекоса секций 1 ,и 2 отклонителя. В таком положении осуществляется процесс бурения в первоначально

5 заданном направлении. Для измерения угла перекоса сбрасывается в бурильную колонну управляющий шар 18. При этом, благодаря наличи.о в отклонителе тормозного устройства 5, происходит перепад давления

0 в силовых каналах 15 и 16, которое создает усилие, воздействующее на поршень 11. При перемещении поршня 11 из верхнего крайнего положения в нижнее, вследствие взаимодействия пальца 12 с зигзагообраз5 ной канавкой 9. поворачиваются поворотные шпонки 8 вокруг своих осей до положения, когда они выйдут из зацепления с корпусом подвижной секции 2 отклонителя. После этого под действием реактивного момента нижняя секция 2 поворачивается

(фиг. 6 и 10). При этом происходит отклонение осей нижней 2 и верхней 1 секций от- клонителя. Угол перекоса будет зависеть от числа позиций угла поворота. Во время поворота профиль 19 взаимодействует с кулач- ками 10 и производит их обратный поворот в исходное положение (фиг. 6 и 10), таким образом прекратив дальнейший поворот подвижной части. Одновременно после выхода шара 18 из канала А поршень 11 под действием возвратной пружины 13 возвращается в верхнее положение. При этом поршень 11 воздействует на поворотные шпонки 8, окончательно доводя их к исходному положению, при котором подвижная 2 и неподвижная 1 секции отклонителя зафиксированы между собой поворотными шпонками 8 (фиг. 10).

Предлагаемое устройство имеет следующие технико-экономические преимущест- ва. Наличие управляемых поворотных шпонок в подвижном корпусе отклонителя повышает эффективность его управления, надежность работы, существенно уменьшает износ, увеличивает срок службы.

Формула изобретения Отклонитель, включающий трубчатый корпус, состоящий из установленных одна над другой верхней и нижней секций, по- верхность вращения которых наклонена под равным углом к осям секций, равномерно расположенные в осевых цилиндрических каналах по окружности корпуса и подпружиненные относительно последнего

полые поршни, узел фиксации и контейнер под бросовый шаровой клапан, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности работы, он снабжен узлом торможения шарового клапана, выполненным в виде установленных в полости нижней секции разрезных пружинных колец, контейнер под бросовый шаровой клапан расположен в нижней секции корпуса под углом торможения шарового клапана, цилиндрические каналы для размещения поршней выполнены в верхней секции, а их оси совпадают с поверхностью вращения секций корпуса, последний выполнен с расположенными под каждым цилиндрическим каналом отверстиями, образованными полуцилиндрическими полостями сопряженных секций и кольцевой полостью под отверстиями, узел фиксации секций выполнен в виде установленной в каждом из отверстий поворотной шпонки с зигзагообразной канавкой на наружной поверхности, расположенного в каждой канавке и подпружиненного относительно поршня пальца и жестко связанного с нижним торцом каждой поворотной шпонки кулачка, причем нижняя часть поворотной шпонки выполнена с поперечным сечением в виде сегмента и расположена в отверстии, образованном совмещенными частями секций корпуса, нижняя секция в кольцевой полости имеет выступы для взаимодействия с кулачками, а подпоршневая полость гидравлически связана с полостью корпуса под узлом торможения.

fe §: r s

. 4j

n

I I I

.IM J

LU

, «O

I-- «5

xx

fel

9

Изобретение предназначено для изменения направления ствола скважины. Цель изобретения - повышение надежности работы. Отклонитель включает корпус из верхней 1 и нижней 2 секций, поршни 11, узел фиксации секций 1 и 2, контейнер под бросовый шаровой клапан 18 и узел 5 торможения последнего. Поршни 11 равномерно расположены в осевых цилиндрических каналах в верхней секции 1. Узел 5 торможения выполнен в виде разрезных пружинных колец 6. Корпус выполнен с расположенными под каждым цилиндрическим каналом отверстиями. Последние образованы полуцилиндрическими полостями сопряженных секций 1 и 2 и кольцевой полостью под отверстиями. Узел фиксации секций выполнен в виде установленных в каждом из отверстий поворотной шпонки 8 с зигзагообразной канавкой 9 на наружной поверхности, пальца 12 и кулачка 10. Палец 12 расположен в зигзагообразной канавке 9 и подпружинен относительно поршня 11. Нижняя часть поворотной шпонки 8 выпол- ненагс поперечным сечением в виде сегмента, Подпоршневые полости связаны с полостью корпуса под узлом торможения. Для изменения i направления ствола скважины в бурильные трубы сбрасывается шар 18, который устанавливается над узлом торможения. За счет давления промывочной жидкости поршни 11 переместятся в нижнее положение. При этом за счет взаимодействия пальца 12 с зигзагообразной канавкой 9 поворотная шпонка 8 изменит свое положение и освободит нижнюю секцию 2. Последняя под действием реактивного момента забойного двигателя повернется вокруг своей оси. При повороте нижняя секция 2 приводит кулачки 10 и поворотные шпонки 8 в исходное положение. Одновременно шар 18 выходит из узла торможения, а поршни 11 занимают верхнее положение. При этом секции 1 и 2 корпуса будут закреплены в искривленном положении. 10 ил. СП с 2 о СК g

./

S JnO

з - з

frOQO t

g-g

9 Jn(b

v-v

7 Jn(b

v-v

Фиг. 6

1

Фиг. 10

Фиг 9

3