Устройство для направленного бурения Советский патент 1992 года по МПК E21B7/08 

Изобретение относится к горному делу, а более конкретно к устройствам для направленного бурения скважин, и может быть использовано Для искусственного искривления геологоразведочных скважин и забуривания дополнительных стволов при многоствольном бурении.

Известен снаряд для направленного бурения, включающий корпус с боковым выдвижным ползуном,эластичную распорную камеру, полый вал с мородоразрушающим инструментом и устройство для соединения вала и корпуса 1.

Недостатком данного снаряда является то, что при подаче инструмента в процессе бурения происходит смещение выдвижного ползуна вдоль ствола скважины. При этом в криволинейных участках скважины ползун будет совершать проворот по винтовой линии в направлении вращения вала, следова- тельно произойдет дезориентация отклонителя.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является снаряд для направленного бурения, содержащий узел торможения, состоящий из корпуса с расположенными в его окнах плашками, которые подпружинены относительно корпуса с помощью распорной камеры, установленный в корпусе с возможностью осевого перемещения полый вал, соединяющий колонну бурильных труб с породоразрушающим инструментом и сообщающийся с внутренней полостью распорной камеры радиальными отверстиями, узел блокировки и узел отклонения. Узел блокировки выполнен в виде жестко связанной с корпусом узла торможения втулки с окнами и расположенными в них с возможностью радиального перемещения плашек, связанных между собой упругим элементом, причем внутренняя поверхность плашек выполнена с резьбовой нарезкой, а вал имеет ответную ей поверхность 2

Недостатком данного снаряда является низкая надежность его работы в скважине. Это объясняется следующим. При подаче промывочной жидкости в колонну бурильных труб происходит раскрепление тормозного устройства за счет выдвижения распорных плашек под воздействием давления жидкости, после чего производится освобождение вала от зацепления с узлом блокировки. Для этой цели конструкцией снаряда предусмотрено одновременное

срезание установочного штифта осевой нагрузки и вывинчивание кольца вала из плашек путем вращения бурильной колонны. При этом з начале рейса возникают два варианта взаимодействия деталей конструкции снаряда:

1.Если осевые зазоры в резьбе кольца вала и плашек больше поперечного сечения штифт а, т о происходит его полное срезание, но при этом возникает удар по виткам резьбы, который приводит к их деформации и заклиниванию этого соединения при вращении бурильной колонны, В результате происходит проворот отклонителя за счет увеличения крутящих сил или поломка деталей узла блокировки данного снаряда.

2,Если осевые зазоры в резьбе кольца вола и плашек не позволяют срезать штифт полностью, то при вращении бурильной колонны разблокирования вала с узлом блокировки не происходит, что вызовет повышенный сдвигающий момент на выдвижных плашках узла торможения и может привести к нарушению ориентации всего отклонителя, а в отдельных случаях к поломке снаряда.

Как по 1-му так и по 2-му варианту разблокирование вала с корпусом сопровождается нарушениями ориентации узла отклонения или поломкой снаряда, что в

итоге приведет к низкой надежности его работыа отсутствие связкой информации о данном процессе делает ненадежным применение данного снаряда в целом.

Целью изобретения является повышение надежности работы в скважине.

Указанная цель достигается тем, что устройство для направленного бурения, содержащее корпус с окнами, расположенные в корпусе и подпружиненные относительно

последнего плашки, установленный в корпусе с возможностью осевого перемещения еэл с радиальными отверстиями, связанный с валом отклонитель, снабжено установленными между плашками и валом фиксирующими элементами, а вал в месте расположения радиальных отверстий выполней с кольцевой проточкой для размещения фиксирующих элементов.

Благодаря наличию в устройстве для направленного бурения фиксирующих элементов и кольцевой проточки на валу обеспечивается блокировка вала относительно корпуса, а расположение их между плашками и валом создает их гарантированное зацепление за счет подпружиненных относительно корпуса плашек. При выходе и взаимодействии плашек со стенками скважины фиксирующие элементы автоматически выходят из зацепления с валом и обеспечивают свободное перемещение последнего в осевом направлении.

Выполнение кольцевой проточки на валу в месте расположения радиальных отверстий дает возможность получить сигнал о выходе фиксирующих элементов из зацепления и разблокировании вала. Происходит это следующим образом. В транспортном положении фиксирующие элементы утоплены в кольцевую проточку и перекрывают радиальные отверстия. При подаче промывочной жидкости во внутренней полости полого вала создается давление, которое фиксируется из поверхности манометром. При выходе плашек до взаимодействия со стенками скважины, фиксирующие элементы проводят из зацепления с валом и освобождают радиальные отверстия для прохода промывочной жидкости. Если разблокирование фиксирующих элементов с валом по тем или иным причинам не происходит, то отверстия останутся перекрытыми фиксирующими элементами и на поверхности манометр покажет повышение давление. По величине давления в системе можно судить о процессе разблокирования вала. Все это в совокупности повышает надежность работы снаряда в скважине.

Совокупность предложенных признаков в предлагаемом устройстве в известных технических решениях не обнаружена.

На чертеже изображен пример выполнения предлагаемого устройства для направленного бурения. Его конструкция состоит из полого вала (I). узла торможения (II) и отклонителя, включающего забойный двигатель (II).

Элементами узла торможения являются: корпус (1) с окнами (2), находящиеся в них выдвижные плашки (3), подпружиненные относительно корпуса за счет распорной камеры (4) и фиксирующие элементы (5). Через корпус (1) с присоединенными к нему деталями пропущен полый вал (1)с радиальными отверстиями (б;,верхний конец которого соединен с колонкой бурильных труб, а нижний с отклонителем включающим забойным двигатель (111). Полый РЗЛ (I) служит для передачи осевой нагрузки на породо- разрушающий инструмент и состоит из двух труб (7,8), соединенными заглушенным пе- 5 реходником (9), который содержит диаметрально расположенные шпонки (10), перемещающиеся по направляющему шпоночному пазу (11) на корпусе (1). На концах корпуса (1) установлены уплотнительные 0 кольца (12, 13), благодаря которым образуется полость гидрокамеры, изолированная от затрубного пространства. Для создания распорного усилия на выдвижных плашках на переходнике (9), соединяющем две трубы 5 (7,8) вала 0), выполнена кольцевая проточка (15) в месте расположения радиальных отверстий (14). В транспортном положении фиксирующие элементы (5) узла торможения (И) утоплены в кольцевую проточку (15),

0 позволяя зафиксировать корпус (1) тормозного устройства (II) и совершить его передвижение к забою.

Устройство для направленного бурения работает следующим образом.

5 После спуска устройства в скважину и

ориентирования отклонителя над забоем с

помощью ориентатора любой конструкции в

систему подается промывочная жидкость.

Ввиду того, что канал полого вала (I) заглу0 шен переходником (9), а радиальные отверстия (14) перекрыты фиксирующими элементами (5), в полости вала создается избыточное давление, которое, преодолевая сопротивление распорной камеры (4),

5 выдвигает из окон (2) корпуса (1) выдвижные плашки (3), армированные твердосплавными пластинами, до упора в стенки скважины. Грани пластин врезаются в стенки скважины и закрепляют корпус (1) узла тор0 можения (I) в скважине. Отверстия (6) полого вала (I) и радиальные отверстия (14) обеспечивают постоянный проток промывочной жидкости через полость распорной камеры, обеспечивая надежное раскрепле5 ние тормозного устройства (I) во время работы. При раскреплении выдвижных плашек (3), в скважине фиксирующие элементы (5) выйдут из кольцевой проточки (15) переходника (9) и вал (I) освободится от за0 цепления. Соответствие глубины кольцевой проточки (15) с выходом выдвижных плашек (3) обеспечит гарантированный выход фиксирующих элементов (5) из зацепления с валом (I) и свободное его перемещение на

5 длину рабочего рейса.

После отбурки интервала, предусмотренного ходом вала, отклони гель поднимают на величину этого хода и выключают насос. Выдвижные плашки (3) за счет жесткости распорной камеры (4) гюзвращаются в

исходное положение, а фиксирующие элементы (5), подпружиненные распорной камерой (4). устанавливаются в кольцевую проточку (15). При сообщении валу (I) осевых перемещений торцы кольцевой проточки (15), упираясь в фиксирующие элементы (5), передвигают корпус (1) тормозного устройства (II) к забою, сохраняя начальное распо- ложе ние его деталей. Далее цикл повторяется, В случае заклинивания вы- движных плашек (3) в окнах (2) корпуса (1) или других причин их невыхода фиксирующие элементы (5) будут полностью или частично перекрывать радиальные отверстия (14) и за счет дросселирования промывом- ной жидкости будет происходить подпрес- совка, по величине которой можно следить за ходом работы устройства.

Технико-экономическая эффективность предлагаемого устройства для направлен- ного бурения заключается в повышении надежности и точности работ по искривлению скважин за счет устранения причин ведущих к дезориентации отклонителя, что позволит сократить дополнительные объемы искривлений, вызванные отклонениями от заданного набора кривизны. Условный годовой экономический эффект от внедрения устройства можно подсчитать следующим

образом. В стране в год по Министерству геологии проводится около 6000 циклов искривления. Из них около 20-25% приходятся на дополнительные циклы, связанные с нестабильностью направления предыдущего искривления и с некачественным набором кривизны.

При использовании предлагаемого устройства отпадает необходимость в указанных дополнительных искривлениях, поэтому дополнительные объемы искривлений будут сокращены на 80% (20% останутся на пробные рейсы для подбора интенсивности).

Формула изобретения Устройство для направленного бурения, включающее корпус с окнами, расположенные в корпусе и подпружиненные относительно последнего плашки, установленный в корпусе с возможностью осевого перемещения вал с радиальными отверстиями, связанный с валом отклонитель, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности а работе, оно снабжено установленными между плашками и валом фиксирующими элементами, а вал в месте расположения радиальных отверстий выполнен с кольцевой проточкой для размещения фиксирующих элементов,

Изобретение относится к горному делу, конкретно к устройствам для направленного бурения скважин. Цель изобретения - повышение надежности работы. Устройство включает корпус 1, плашки 3, вал 8, фиксирующие элементы 5 и отклонитель. Корпус 1 выполнен с окнами 2, Плашки 3 расположены в корпусе 1 и подпружинены относительно последнего. Вал 8 установлен в корпусе 1 с возможностью осевого перемещения и имеет радиальные отверстия 6. Отклонитель жестко связан с валом 8. Фиксирующие элементы 5 расположены между плашками 3 и валом 8. Последний в месте расположения радиальных отверстий 6 выполнен с кольце