ОТКЛОНЯЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО Советский патент 1994 года по МПК E21B7/08 

Изобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин, а именно к техническим средствам для управления траекторией наклонно направленных и горизонтальных скважин.

Известен самоориентирующийся забойный отклонитель, содержащий цилиндрический полый корпус с равномерно расположенными по окружности радиальными гидрокамерами с взаимосвязанными плунжерными упорами распределителя потока рабочей жидкости и эксцентричной массой.

Недостатком устройства является то, что оно не поддается управлению, а также имеет низкую надежность работы вследствие возможного заклинивания и размыва плунжеров в гидрокамере потоком бурового раствора. Известно устройство для направленного бурения скважины, включающее корпус, опорные элементы в виде двух диаметрально расположенных в корпусе плашек, гидравлическую камеру между ними, связанную каналами с полостью корпуса и внешним пространством посредством клапанных узлов, и турбинку, выполняющую роль привода клапанных узлов. Недостатком известного устройства является невозможность регулирования направления ствола скважины, что снижает точность его проводки, а также большие затраты времени на проводку направленного ствола, так как устройство не обладает способностью дистанционного управления.

Целью изобретения является повышение точности проводки ствола скважины, а также сокращение затрат времени на его проводку.

Указанная цель достигается тем, что в известном отклоняющем устройстве, включающем корпус, расположенные с диаметрально противоположных его сторон и связанные между собой два опорных элемента, расположенную между ними гидравлическую камеру, связанную каналами через клапанные узлы с полостью корпуса и внешним пространством, и привод клапанных узлов, согласно изобретению гидравлическая камера выполнена в виде основной горизонтально расположенной части и размещенных по ее концам вспомогательных вертикально расположенных частей, причем опорные элементы связаны между собой штоком с поршнем в средней части, расположенным в основной части гидрокамеры, клапанные узлы выполнены в виде связанных между собой тягой поршней с двумя рядами каналов, а привод поршней установлен на тяге.

Целесообразно в вспомогательных частях гидрокамер установить разделительные поршни.

На фиг. 1 изображен общий вид отклоняющего устройства в забойной компоновке; на фиг. 2 и 3 соответственно продольный и поперечный разрезы устройства.

Отклоняющее устройство 1, установленное между забойным двигателем 2 и телесистемой 3, состоит из корпуса 4, размещенной в корпусе основной гидрокамеры 5 с помещенным в ней поршнем 6, жестко связанным с башмаками (опорными элементами) 7 посредством штока 8. Основная гидрокамера 5 связана с затрубным и внутритрубным пространством через отверстия 9 и 10 посредством вспомогательных камер 11 с разделительными поршнями 12 и клапанных узлов 13. Клапанные узлы 13 через привод 14 связаны с наземной приемно-регистрирующей аппаратурой (на чертежах не показано). Привод 14 установлен на тяге 15 поршней 16 с двумя рядами каналов. Ось тяги 15 укреплена неподвижно. Разделительные поршни 12 отделяют масляное содержимое камер от циркулирующей промывочной жидкости.

Устройство работает следующим образом.

В процессе спуска бурильного инструмента в скважину башмаки 7 находятся в утопленном (нейтральном) положении при отсутствии гидродинамической связи основной гидрокамеры 5 с внутритрубным и затрубным пространством, соответствующем закрытому положению клапанного узла 13. Перед началом бурения отклонитель ориентируется таким образом, чтобы действия башмаков 7 были направлены, например, в вертикальной плоскости ствола скважины. В процессе бурения, в зависимости от поставленной задачи (например, набор зенитного угла) с поверхности подается сигнал на электропривод 14, соответствующий определенному положению клапанного узла 13. На фиг. 2 изображено положение элементов устройства после подачи сигнала. Вследствие перепада давлений во внутритрубном и затрубном пространстве жидкость через отверстие 10 создает давление на поршень 12, которое передается на поршень 6 и через шток 8 на башмак 7. Вытесняемая жидкость (масло) за поршнем 6 оказывает давление на разделительный поршень 12 второй вспомогательной гидрокамеры и промывочная жидкость, находящаяся в ней, через отверстия клапанного узла истекает в зону пониженного давления (затрубное пространство). Башмак 7, выдвигаясь на длину хода поршня, упирается рабочей поверхностью в стенку скважины и создает усилия на долоте, направленные противоположно действию башмака.

Для того, чтобы осуществить азимутальные отклонения ствола скважины, в компоновку включают дополнительно аналогичное устройство таким образом, чтобы направление действия башмаков было в горизонтальной плоскости.

Таким образом, устанавливая устройства с направлением действия башмаков в вертикальной и горизонтальной плоскостях, можно добиться как зенитных, так и азимутальных отклонений ствола скважины. Непрерывное регулирование ведется или вверх (+) или вниз (-), а также вправо (+) или влево (-), осуществляя регулирование по "принципу руля". Весьма важно то, что реализация этого принципа обеспечивает регулирование траектории в реальном масштабе времени со значительно высокой точностью. Это связано с тем, что предлагаемое устройство учитывает не только абсолютные величины, но и тенденции изменения фактической траектории.

При ручном управлении команды на изменение углов подаются с поверхности, а при автоматическом режиме - от микропроцессора в соответствии с программой проектного профиля. (56) Авторское свидетельство СССР N 142239, кл. Е 21 В 7/08, 1961.

Авторское свидетельство СССР N 197472, кл. Е 21 В 7/08, 1966.

Устройство относится к средствам для управления траекторией наклонно направленной скважины. Цель изобретения - повышение точности проводки ствола скважины. Устройство состоит из корпуса 4, двух опорных элементов 7, гидравлической камеры 5 и клапанных узлов 13 с приводом 14. Гидравлическая камера 5 расположена между опорными элементами 7 и связана через клапанные узлы 13 с полостью корпуса 4 и внешней средой. Гидравлическая камера 5 выполнена в виде основной горизонтально расположенной части и расположенных по ее концах вспомогательных вертикально расположенных частей 11. Опорные элементы 7 связаны между собой штоком 8 с поршнем 6 в средней части. Поршень 6 установлен в основной части гидрокамеры 5. Клапанные узлы 13 выполнены в виде связанных между собой тягой 15 поршней 16 с двумя рядами каналов. Привод 14 поршней 16 установлен на тяге. По вспомогательных частях гидрокамер расположены разделительные поршни 12. При спуске устройства в скважину опорные элементы 7 находятся в транспортном положении. Перед началом бурения устройство ориентируют. Затем подают сигнал на привод 14 клапанных узлов 13. Под его действием тяги 15 поршней с двумя рядами каналов перемещаются. При этом одна из вспомогательных частей гидравлической камеры будет гидравлически связана с внешней средой, а другая - с помощью корпуса 4. Под давлением промывочной жидкости шток 8 с поршнем 6 переместится в крайнее положение, а корпус 4 за счет взаимодействия опорных элементов 7 со стенкой скважины сместится от оси скважины. 3 ил.

1. ОТКЛОНЯЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО, включающее корпус, расположенные с диаметрально противоположных его сторон и связанные между собой два опорных элемента, расположенную между ними гидравлическую камеру, связанную через клапанные узлы с полостью корпуса и внешним пространством, и привод клапанных узлов, отличающееся тем, что, с целью повышения точности проводки ствола скважины, гидравлическая камера выполнена в виде основной горизонтально расположенной части и размещенных по ее концам вспомогательных вертикально расположенных частей, причем опорные элементы связаны между собой штоком с поршнем в средней части, расположенным в основной части гидрокамеры, клапанные узлы выполнены в виде связанных между собой тягой поршней с двумя рядами каналов, а привод поршней установлен на тяге. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что в вспомогательных частях гидрокамер установлены разделительные поршни.