Управляемый отклонитель Советский патент 1992 года по МПК E21B7/08 

Изобретение относится к буровой технике и может быть использовано для направленного бурения скважин в различных горно-геологических условиях с использованием жестких и шарнирных устройств для создания перекоса осей отклонителя.

Известен управляемый отклонитель, содержащий забойный двигатель с направляющей штангой, узел для создания перекоса осей между ними и забойную инклиномет- рическую систему.

Для управления положением плоскости действия отклонителя необходимо вращение всей бурильной колонны ротором буровой установки. Это ограничивает технологические возможности отклонителя

с ростом глубины скважины, так как при достаточно большой длине инструмента управление отклонителем при помощи ротора в наклонной скважине становится невозможным.

Известен также управляемый отклони- тель, содержащий забойный двигатель, устройство для создания отклоняющего воздействия, механизм управления, забойную инклинометрическую систему.

Недостатки отклонителя - сложность технологии его применениг и ограниченность технологических возможностей.

Цель изобретения - упрощение операций забойного ориентирования и повышение их точности, расширение области применения отклонителя, повышение его надежности.

Это достигается тем, что управляемый отклонитель, содержащий забойный двигатель, устройство для создания отклоняющего воздействия, механизм управления, забойную инклинометрическую систему, снабжен турбинной секцией со счетчиком оборотов, понижающим редуктором, входной вал которого соединен с ротором турбинной секции, а выходной - с корпусом забойного двигателя и блоком управления со стопором ротора турбинной секции. При этом вход блока управления функционально связан со счетчиком оборотов и инклино- метрической системой.

На чертеже изображена блок-схема управляемого отклонителя,

Управляемый отклонитель содержит забойный двигатель 1 с направляющей штан- гой 2, включающей долото 3, устройство для создания перекоса осей, выполненное в виде упругого центратора 4, установленного на направляющей штанге 2 с возможностью вращения относительно нее, шарнирной муфты 5, соединяющей штангу 2 с валом 6 забойного двигателя 1 и децентратора 7, закрепленного на нижней части 8 корпуса последнего, забойную инклинометрическую систему 9, турбинную секцию 10 со счетчиком 11 оборотов, понижающий обороты редуктор 12, входной вал 13 которого соединен с ротором 14 турбинной секции 10, а выходной вал 15 - с верхним концом 16 корпуса забойного двигателя 1, и блок 17 управления со стопором 18 ротора 14 турбинной секции 10. При этом вход блока 17 управления функционально связан со счетчиком 11 оборотов и инклинометрической системой 9. Кроме этого, отклонитель содержит компенсатор реактивного момента забойного двигателя, выполненный в виде упругого каркаса 19 с продольными опорными планками 20 и вала 21 с закрепленным

на нем храповым механизмом 22. При этом каркас 19 поворотно установлен на валу 21 и подпружинен к храповому механизму 22 для взаимодействия с ним при помощи скошенных зубцов 23 на верхнем конце каркаса 19,

Для управления интенсивностью искривления скважины в процессе бурения направляющая штанга 2 отклонителя

0 дополнительно включает в себя забойный механизм подачи долота (на чертеже не показан), штоковая часть которого соединена с нижним, а корпусная - с верхним кольцом центратора 4 для уменьшения его диаметра

5 при повышении давления промывочной жидкости в полости механизма подачи долота.

Для управления интенсивностью искривления скважины возможно также приме0 нение забойного механизма подачи с увеличенннм выходом штока для увеличения длины направляющей штанги и увеличения одновременно расстояния от шарнирной муфты 5 до опорного сечения

5 упругого центратора 4.

Работает отклонитель следующим образом.

Упругий центратор 4 имеет номинальный диаметр больше диаметра долота 3, что

0 обеспечивает центрирование нижней части направляющей штанги 2 в скважине при изменении ее диаметра в процессе бурения различных пород. Децентратор 7 отжимает к противоположной стенке скважины ниж5 нюю часть 8 забойного двигателя, что приводит к перекосу осей отклонителя в шарнирной муфте 5, который определяет интенсивность искривления скважины. Для изменения интенсивности искривления

0 скважины изменяют при помощи забойного - механизма подачи длину направляющей штанги 2 и/иЛи диаметр упругого центратора 4 путем увеличения давления промывочной жидкости в полости механизма подачи.

5 Изменение плоскости действия отклонителя осуществляется при помощи децентратора 7 путем его ориентации в скважине в заданном азимуте. Для этого, при работе в режиме ручного управления, поворачива0 ют отклонитель при помощи ротора буровой установки с учетом показаний инклинометрической сис емы 9. При вращении бурильной колонны ротором буровой установки вправо вал 21 компенсатора реактивного

5 момента проворачивается относительно каркаса 19,так как благодаря скоса, зубцов 23 последний отжимается от храпового механизма 22 и не препятствует вращению нижерагноложйнной части отклоьлтеля с децэнтратором.

При работе в полуавтоматическом режиме поворот децентратора 7 осуществляется от привода, которым являются турбинная секция 10 и редуктор 12, верхний вал 15 которого соединен с верхним концом 16 корпуса забойного двигателя 1 Для этого по команде с поверхности с блока 17 управления подается сигнал стопору 18, который освобождает ротор 14 турбинной секции 10 При этом шток промывочной жидкости на- чинает вращать ротор 14, в понижающем редукторе 12 существенно снижаются обороты и соответственно возрастает крутящий момент, который поворачивает децентратор 7 с корпусом забойного двига- теля 1. Реактивный момент от работы забойного двигателя 1 и турбинной секции 10 передается на каркас 19 через вал 21 храпового механизма 22 и зубцы 23 и гасится за счет сил сцепления между опорными план- ками 20 компенсатора реактивного момента и стенками скважины.

О включении турбинной секции 10 и о величине угла поворота децентратора судят по сигналу, приходящему от счетчика 11 оборотов. После необходимой ориентации отклонителя через блок 17 управления подается сигнал на стопор 18, который затормаживает ротор 14.

При работе в автоматическом режиме команда на включение и выключение стопора 18 подается автономно от блока 17 управления, в котором показания инклинометри- ческой системы 9 сравниваются с заданными значениями зенитного угла и азимута и выдается сигнал на стопор 18, который после совершения определенного числа оборотов ротора 14 снимается по команде со счетчика 11 оборотов.

Контроль за работой отклонителя в автоматическом режиме может осуществляться на поверхности по сигналам от инклинометрической системы 9 и счетчика 11 оборотов.

Формула изобретения Управляемый отклонитель. включающий забойный двигатель, узел создания отклоняющего усилия, механизм управления и забойную инклинометрическую систему, отличающийся тем, что, с целью упрощения операций забойного ориентирования и повышения их точности, он снабжен турбинной секцией со счетчиком оборотов, понижающим редуктором, входной вал которого соединен с ротором турбинной секции, а выходной - с корпусом забойного двигателя и блоком управления со стопором ротора турбинной секции, при этом вход блока управления функционально связан со счетчиком оборотов и инклинометрической системой.

Изобретение относится к буровой технике и используется в устройствах для создания перекоса осей отклонителя. Цель изобретения - упрощение операций забойного ориентирования и повыш ение их точности. Управляемый отклонитель включает связанные шарниром направляющую штангу и забойный двигатель. На конце направляющей штанги закреплено долото, над которым установлен упругий центратор. На нижней части корпуса забойного двигателя закреплен децентратор. С верхним концом корпуса забойного двигателя связан выходной вал понижающего обороты редуктора, а его входной вал соединен с турбинной секцией, имеющей стопор и блок его управления. Над турбинной секцией установлен компенсатор реактивного момента забойного двигателя, выполненный в виде упругого каркаса с закрепленным на нем храповым механизмом. Каркас поворотно установлен на бурильной трубе и подпружинен к храповому механизму. Направляющая штанга содержит забойный механизм подачи долота, штоковая часть которого соединена с нижним, а корпусная - с верхним кольцом центратора. В процессе работы децентратор отжимает к стенке скважины нижнюю часть забойного двигателя, что приводит к перекосу осей компоновки в шарнире. Изменением интенсивности искривления скважины изменяют с помощью механизма подачи длину направляющей штанги и/или диаметр упругого элемента путем увеличения давления промывочной жидкости в полости механизма подачи. Изменение плоскости действия отклонителя осуществляется путем изменения ориентации децентратора в режиме ручного или автоматического режима. При работе е автоматическом режиме команда на включение и выключение стопора турбинной секции подается автономно от блока управления в зависимости от показаний ин- клинометрической системы. 1 ил. (Л С vi ел со ел СА