Гибкий переводник Советский патент 1992 года по МПК E21B7/08 

Изобретение относится к буровой технике и предназначено для соединения бурильных труб и забойных механизмов и создания возможности для прохождения ими искривленных участков при бурении наклонных, горизонтальных и разветвленно- горизонтальных скважин.

Известна шарнирная муфта, содержащая корпус, в котором установлен поворотный ниппель со сферической опорной пятой и герметизирующее койьцб , выполненное в виде набора мИнжет1, и установленное между подпятниками.

Недостатком известной шарнирной муфты является то, что поворотный ниппель со сферической опорной пятой и подпятники при работе истираются, изнашиваются, высоко абразивная буровая жидкость попадает в зазор между ними и повышает интенсивность истирания; герметизирующее кольцо при этом быстро разрушается. В результате буровая жидкость начинает протекать из внутренней полости в затрубное пространство, размывать детали и приводить их в негодность. От этого шарнирная муфта преждевременно выходит из строя.

Кроме того, известная шарнирная муфта затрудняет ведение направленных буровых работ из-за отсутствия возможности выполнения ориентированного изгиба в рабочем положении, т.к. содержащийся в ней ниппель имеет сферическую опорную пяту и направление изгиба неопределенно.

Таким образом, известная шарнирная муфта характеризуется недостаточной надежностью работы и неопределенностью направления изгиба в рабочем положении.

Известен отклонитель, содержащий корпус и цилиндрические шарниры, размещенные один над другим и выполненные перекрещивающимися под прямым углом, внутри корпуса размещен шланг высокого давления и средства фиксации и уплотнения его.

Известный отклонитель характеризуется недостаточной надежностью в работе, т.к. цилиндрические шарниры в местах контакта усиленно трутся, изнашиваются при работе, зазоры в шарнирах возрастают, средства уплотнения шланга высокого давления прославляются, пропускают буровую жидкость, которая, размывая детали, досрочно приводит отклонитель в негодность.

Взаимные осевые перемещения деталей отклонителя, вызванные изменениями направления действия осевой нагрузки, способствуют разгерметизации отклонителя, а выполненные перекрещивающимися под прямым углом два цилиндрических шарнира затрудняют ведение направленных буровых работ из-за неопределенности направления изгиба отклонителя.

Все это снижает надежность и уменьшает технологические возможности известного отклонителя.

Другим недостатком известного отклонителя является то, что при работе от воздействия растягивающих усилий в цилиндрических шарнирах создаются расклинивающие усилия, которые отжимают заплечики, тем самым увеличивают осевые зазоры в шарнирах и нарушают герметичность соединения шланга высокого давления и корпуса. Это приводит к понижению

надежности известного отклонителя.

Недостатком известного отклонителя также является сложность изготовления его деталей, которая может послужить причиной пониженной надежности из-за технологических трудностей получения заданной формы цилиндрических шарниров на корпусе и из-за их неточного сопряжения.

Низкая надежность и неопределенность направления изгиба при работе известного отклонителя, обусловленные его конструктивными особенностями и трудностями достижения, а также поддержания герметизации в процессе эксплуатации не позволяют широко использовать известный

отклонитель при наклонно-направленном и горизонтальном бурении скважин.

Наиболее близкий к предлагаемому близкому переводнику является муфта бурильной колонны, содержащая трубчатый

корпус с винтовой прорезью, расположенные в его полости упругий элемент и втулки для перекрытия прорези, стыки между которыми с внутренней стороны закрыты упругим элементом, для сжатия упругого

элемента на торцах в полости корпуса установлены поршни и полый патрубок, взаимодействующий с ними, винтовая прорезь корпуса заполнена упругим материалом.

Недостаток указанной муфты бурильной колонны заключается в том, что для обеспечения надежной герметизации необходима предварительная затяжка (сжатие) упругого элемента. Это приводит к

неминуемому заполнению упругим элементом образующихся щелей между торцами втулок при изгибе муфты бурильной колонны во время работы и защемлению упругого элемента между торцами втулок при возвращении муфты в исходное положение.

Неоднократный перегиб известной муфты бурильной колонны приводит к разрушению упругого элемента, нарушению герметичности и размыву деталей буровой жидкостью. От этого муфта бурильной колонмы преждевременно приходит к негодность.

Другой недостаток известной муфты бурильной колонны заключается в том, что чрезвычайно трудно обеспечить и сохра- нить в процессе работы на длительный период надежную герметизацию втулок, привариваемых к корпусу, в условиях ударов, вибраций, значительных перепадов давления, сопровождающих работу буриль- ной колонны.

Нарушения герметичности соединения втулок и корпуса приводит к интенсивному размыву деталей буровой жидкостью и досрочному выходу муфты бурильной колонны из строя.

Недостатком известной муфты также является и то, что она имеет взаимно перемещающиеся при изгибе, трущиеся и изнашивающиеся вследствие этого детали, не обеспечивают направления изгиба при передаче осевой нагрузки муфтой. Кроме того, при передаче крутящего момента смежные стенки корпуса в прорези перемещаются относительно друг друга и нарушают герме- тичность соединения упругого материала со стенками корпуса в винтовой прорези.

Эти и другие недостатки известной муфты бурильной колонны не позволяют достичь требуемой надежности и не дают возможности выполнить ориентированный изгиб корпуса для ведения направленных работ при бурении скважин.

Целью изобретения является повышение надежности работы и ориентированно- го изгиба корпуса в рабочем положении.

Это достигается тем, что в гибком переводнике, включающем трубчатый корпус с фигурной незамкнутой прорезью, расположенные в полости корпуса уплотнительный элемент и дистанционную втулку, связанную одним концом с корпусом, средство фиксации уплотнительного элемента, корпус выполнен эксцентричным в сечении, фигурная прорезь расположена со стороны эксцентриситета корпуса перпендикулярно его оси, а дистанционная втулка со стороны ее свободного конца под фигурной прорезью установлена с зазором.

Выполнение трубчатого корпуса гибко- го переводника эксцентричным в сечении с фигурной незамкнутой прорезью со стороны г сцентриситета перпендикулярно его оси обеспечивает при сохранении прочности трубчатого корпуса повышение проход- ного сечения гибкого переводника, в связи с этим уменьшение гидравлического сопротивления, сокращение износа и истирания корпуса и уллотнительного элемента. Кроме того, обеспечивается строгая направленность изгиба корпуса в рабочем положении при приложении осевой нагрузки.

Установка дистанционной втулки гибкого переводника со стороны ее свободного конца под фигурной незамкнутой прорезью с зазором исключает дополнительное истирание подвижных частей гибкого переводника при его изгибе.

В результате повышается надежность работы и обеспечивается ориентированный изгиб трубчатого корпуса в рабочем положении, т.е. достигается цель изобретения,

На чертеже показан предлагаемый гибкий переводник, общий вид (вырезана 1/4 часть).

Гибкий переводник содержит трубчатый корпус 1 с фигурной незамкнутой прорезью 2, расположенные в полости трубчатого корпуса 1 уплотнительный элемент 3 и дистанционную втулку 4, связанную одним концом с трубчатым корпусом 1. средство фиксации уплотнительного элемента 3. Трубчатый корпус 1 выполнен эксцентричным в сечении, фигурная незамкнутая прорезь 2 расположена со стороны эксцентриситета трубчатого корпуса 1 перпендикулярно его оси, а дистанционная втулка 4 со стороны ее свободного конца под фигурной незамкнутой прорезью 2 установлена с зазором 3.

Гибкий переводник работает следующим образом.

Гибкий переводник верхней частью подсоединяется к бурильной колонне (не показана) и к его нижней части подсоединяются забойные механизмы, например винтовой забойный двигатель (не показан), и вводится в скважину.

При подаче буровой жидкости под давлением уплотнительный элемент 3 прижимается к трубчатому корпусу 1 выше и ниже дистанционной втулки 4 и герметизирует внутреннюю полость, предотвращая утечки буровой жидкости в затрубное пространство скважины.

При прохождении гибкого переводника искривленного участка скважины (или при бурении искривленной скважины) под действием осевого усилия и воздействия искривленного участка скважины нижняя часть гибкого переводника отклоняется от прямолинейности на необходимый угол, фигурная незамкнутая прорезь 2 увеличивается (или уменьшается) по ширине и гибкий переводник позволяет забойным механизмам и бурильной колонне вписаться в искривленный участок скважины.

Герметичность трубчатого корпуса 1 при этом не нарушается, так как уплотнительный элемент 3 имеет возможность частично растягиваться или сжиматься.

При выходе гибкого переводника из искривленного участка скважины в прямой прямолинейность гибкого переводника восстанавливается под действием сил упругости трубчатого корпуса 1.

В связи с тем, что трубчатый корпус 1 выполнен эксцентричным в сечении и фигурная незамкнутая прорезь 2 расположена со стороны эксцентриситета трубчатого корпуса 1 перпендикулярно оси, гибкий переводник имеет при той же прочности повышенную площадь проходного сечения канала для протекания буровой жидкости к забойным механизмам. Благодаря этому гидравлическое сопротивление гибкого переводника мало, следовательно, износ деталей незначителен, а надежность работы повышенная.

Благодаря тому, что дистанционная втулка 4 со стороны ее свободного конца под фигурной незамкнутой прорезью 2 установлена с зазором 5, отсутствуют взаимно перемещающиеся, трущиеся и изнашивающиеся детали, т.е. отсутствуют источники повышенного истирания и износа, и гибкий переводник может работать без замены деталей длительное время.

0

Кроме того, выполнение в гибком переводнике фигурной незамкнутой прорези 2 трубчатого корпуса 1 перпендикулярно оси позволяет при осевой нагрузке создать условия для внецентренного вполне определенного по направлению ориентированного изгиба, необходимого для ведения направленных буровых работ.

Формула изобретения

Гибкий переводник, включающий трубчатый корпус с фигурной незамкнутой прорезью, расположенные в полости корпуса

уплотнительный элемент и дистанционную втулку, связанную одним концом с корпусом, средство фиксации уплотнительного элемента, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности работы и

ориентированного изгиба корпуса в рабочем положении, корпус выполнен эксцентричным в сечении, фигурная прорезь расположена со стороны эксцентриситета корпуса перпендикулярно его оси, а дистанционная втулка со стороны ее свободного конца под фигурной прорезью установлена с зазором.

Изобретение относится к буровой технике и предназначено для соединения бурильных труб при наклонном направленном бурении. Цель изобретения - повышение надежности работы и ориентированный изгиб корпуса в рабочем положении. Переводник включает трубчатый корпус 1 с фигурной незамкнутой прорезью 2, уплотнительный элемент 3, дистанционную втулку 4 и средство фиксации уплотнительного элемента 3. Дистанционная втулка 4 связана одним концом с корпусом 1. Корпус 1 выполнен эксцентричным в сечении, а фигурная прорезь расположена со стороны эксцентриситета корпуса перпендикулярно его оси. Дистанционная втулка 4 со стороны ее свободного конца под фигурной прорезью 2 установлена с зазором. Устройство может быть установлено между бурильными трубами и забойным механизмом. Под давлением промывочной жидкости уплотнительный элемент 3 прижимается к корпусу 1, что обеспечивает его герметичность. При сжимающей осевой силе корпус 1 изгибается в направлении фигурной незамкнутой прорези 2 на необходимый угол. 1 ил. 4 Ч о S .