Забойная компоновка для искривления стволов скважин Советский патент 1993 года по МПК E21B7/08 

Изобретение относится к буровой технике и может быть использовано при бурении наклонно-направленных и горизонтальных скважин с помощью забойных двигателей.

Известна забойная компоновка для искривления стволов скважин, содержащая забойный двигатель с долотом, муфту шарнирную и бурильные трубы (1).

Известна забойная компоновка для искривления стволов скважин, содержащая отклонитель с забойным двигателем и долотом и механизм поворота отклонителя (2).

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому эффекту к изобретению является забойная компоновка для искривления стволов скважин, включающая верхнюю часть и связанную с ней шарниром или гибким элементом нижнюю часть сориентированными под острым углом друг к другу концами и содержащую забойный двигатель с долотом (3). Данная забойная компоновка выбрана в качестве прототипа,

Недостатком прототипа является отсутствие в нем конструктивных элементов, обеспечивающих возможность бурения прямолинейных интервалов или интервалов с разной интенсивностью искривления.

Целью изобретения является расширение технологических возможностей забойной компоновки.

Поставленная цель достигается тем, что забойная компоновка для искривления стволов скважин, включающая верхнюю часть и связанную с ней шарниром или гибким элементом нижнюю часть с ориентированным под острым углом друг к другу концами и содержащую забойный двигатель с долотом, снабжена гидроцилиндром со штоком, связанными между собой винтовым соединением, и упругим децентрато- ром, верхняя часть компоновки выполнена из двух элементов, один из которых связан с гидроцилиндром, а другой со штоком, причем упругий децентратор установлен на наиболее удаленном от долота элементе верхней части компоновки,

На фиг.1 показана забойная компоновка в положении с выдвинутым из гидроцилиндра штоком.

На фиг.2 показана забойная компоновка со штоком, размещенным в гидроцилин- дре.

На фиг.З показан продольный разрез гидроцилиндра с размещенным в нем штоком.

На фиг.4 показан продольный разрез гидроцилиндра с выдвинутым из него в крайнее положение штоком.

Забойная компоновка для искривления стволов скважин состоит из верхней и нижней частей, связанных между собой шарниром 1. Нижняя часть компоновки включает

забойный двигатель 2 с долотом 3. Оси концов нижней части забойной компоновки ориентированы под острым углом а друг к другу. Верхняя часть забойной компоновки состоит из двух элементов. Один из них связан с гидроцилиндром 4 и другой со штоком 5. Гидроцилиндр 4 и шток 5 связаны между собой винтовым соединением 6. На наиболее удаленном от долота 3 элементе верхней части забойной компоновки, в данном

случае на гидроцилиндре 4, установлен упругий децентратор 7.

Для обеспечения беспрепятственного прохождения компоновки по прямолинейному участку ствола скважины и бурения

прямолинейных интервалов, необходимо, чтобы угол а между концами нижней части компоновки, устанавливался из соотношения:

dK

l22h

5

0

где D - диаметр долота, м;

dM -диаметр компоновки в ближайшем к шарниру опорном сечении, м; 0 CJK - диаметр нижней части компоновки в месте перекоса ее осей (диаметр кривого переводника), м;

И - расстояние от торца долота до сечения перекоса осей в кривом переводнике, м;

12 - расстояние от центра шарнира до сечения перекоса осей в кривом переводнике, м.

В случаях, когда угол «не равен правой части вышеприведенного выражения, то забойная компоновка в положении, показанном на фиг.1 в процессе бурения обеспечивает искривление ствола скважины с меньшей интенсивностью, чем в положе- 5 нии, показанном на фиг.2.

Работает забойная компоновка следующим образом.

Для спуска компоновки в скважину по прямолинейным участкам ее переводят в 0 положение, показанное на фиг.1, что достигается путем выдвижения штока 5 из гидроцилиндра 4 за счет создания избыточного давления промывочной жидкости в полости последнего. После спуска компоновки на за- 5 бой скважины для осуществления бурения искривленного интервала забойную компоновку переводят в положение, показанное на фиг.2,путем создания осевой нагрузки на долото 3, превышающей по величине гидравлическую силу, вытесняющую шток 5 из гидроцилиндра 4. При входе штока 5 в гидроцилиндр 4, благодаря винтовому соединению 6, децентратор 7 поворачивается и ориентируется в ту же сторону, что и нижний конец компоновки с долотом 3, а верхний конец нижней части компоновки, благодаря децентратору 7 и наличию шарнира 1, прижимается к стенке скважины, противоположной направлению отклонения долота 3. Компоновку, находящуюся в положении, показанном на фиг.2, ориентируют долотом 3 в заданном направлении путем поворота бурильной колонны и осуществляют искривление скважины, удерживая компоновку в зафиксированном от поворота положении.

Для бурения прямолинейных интервалов скважины компоновку переводят в положение, показанном на фиг.1 путем уменьшения осевой нагрузки на долото 3 и/или увеличения давления промывочной жидкости в полости гидроцилиндра 4 при

0

5

0

раскрепленной в роторе верхней части компоновки, что обеспечивает возможность ее поворота с децентратором 7 относительно оси скважины и прижатия верхнего конца нижней части компоновки к стенке скважины, противоположной направлению искривления.

Данную компоновку наиболее целесообразно использовать в интервалах скважин, где длина участков искривления стволов существенно превышает длину участков стабилизации направления бурения, поскольку конструктивное выполнение компоновки позволяет проводить бурение искривления интервалов при повышенных осевых нагрузках и, следовательно, при высоких механических скоростях бурения. Что вместе с возможностью перевода компоновки в процессе бурения в положение, при котором уменьшается интенсивность искривления ствола вплоть до стабилизации направления бурения, расширяет ее технологические возможности.

Сущность изобретения: компоновка содержит верхнюю и нижнюю части, связанные между собой шарниром 1 или гибким элементом. Забойный двигатель 2 с долотом 3 размещены в нижней части компоновки. Оси концов нижней части ориентированы под острым углом а друг к другу. Верхняя часть компоновки состоит из двух элементов. Один из них связан с цилиндром 4, а другой - со штоком 5. Цилиндр 4 и шток 5 связаны между собой винтовым соединением. На наиболее удаленном от долота 3 элементе верхней части компоновки установлен упругий децентратор 7. Для изменения интенсивности искривления скважины производят поворот децентратора 7 при раскрепленной верхней части компоновки. Поворот осуществляют за счет увеличения давления в полости компоновки и/или уменьшения осевой нагрузки. 4 ил. СО С

Формула изобретения Забойная компоновка для искривления стволов скважин, включающая верхнюю часть и связанную с ней шарниром или гибким элементом нижнюю часть с ориентированными под острым углом друг к другу концами и содержащую забойный двигатель с долотом, отличающаяся тем, что, с целью расширения технологических

возможностей, она снабжена гидроцилиндром со штоком, связанными между собой винтовым соединением и упругим децентратором, верхняя часть компоновки выполнена из двух элементов, один из которых

связан с гидроцилиндром, а другой со штоком, причем упругий децентратор установлен на наиболее удаленном от долота элементе верхней части компоновки.

/ V