Устройство для направленного бурения скважин Советский патент 1977 года по МПК E21B7/04 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ НАПРАВЛЕННОГО БУРЕНИЯ СКВАЖИН

1

Изобретение относится к горной про- м ьпппенности.

Известно устройство для направленного бурения скважин, состоящее из исполнитепь ог-о органа и невращающегося корпуса, на отором установлены взаимодействующие со стенками скважины отклонители, приводимые в действие с помощью гидродомкратов l.

Недостатком устройства является взаим действие отклолителя со стенками скважины лищь одним своим концом, в связи с чем гидродомкрат должен создавать большие напорные усилия. Расположение домкрата между невращающимся элементом и отклоиителем приводит к увеличению габарита отклотшющегося устройства, поэтому оно может быть применено только для буре}1ия ск зажин больщого диаметра.

Наиболее близким к предлагаемому яв- ляотся устройство для направленного бурения скважин, Бключакзщее исполнительный -ipi-aif, с;оединен 1ьтй с валом, размещенным гигугри ЮР)лп1аю1«егося Kopiiyca с закрепл МТ ы.и нл нем отклонителями, связанным

с силовыми элементами, выполненнь мн в виде эластичных баллонов 2J.

Существенным недостатком известного устройства является вращение отклонителя вокруг прикрепленной к исполнителыгок у органу опоры при расшире1ши одного из эластичных баллонов во время работы устройства и взаимодействие отклонителя со стенками скважяны не по всей длине, а лишь одним конном.. Это обуславнивает возникновение момента сил, стремящегося деформировать узел крепления отклонителя к исполнительному органу.

Расположение силовых эластичных баллонов внутри устройства не исключает зажатие исполнительного органа при создании давления в одном из эластичных баллонов. Таким образом, требуется увеличение мощности привода на преодоление сил трения, возникаю яизс между силовым эластичным баллоном и исполнительным органом.

Кроме того, располод ение эластичных баллонов вокруг исполнительного органа с перекрытием внутреннего сече1гия устройства может обеспечить проведение скважин

по сыпучим породам за счет уиаотнецця. k:e это снижает Э1ффективность бурения.

Целью изобретения является повышение а1{)фективности бурения н расширение обласги применения устройства.

Ук азанная цель достигается тем, что в предлагаемом устройстве силовые элементы располагают внутри отклонителей, симметрично их поперечным осям.

Oi-клонители целесообразно снабдить обоймой и клиновидным ножом, между которыми разместить шариковые опоры.

На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство, продольный разрез; на фиг. 2 разрез Л-А фиг. 1; на фиг, 3 - узел 1 фиг. 2;на фиг. 4 - вид Б фиг. 3.

Устройство для направленного бурения скважин состоит из бурового исполнительного органа 1, невращающегося корпуса 2, внутри которого проходит укрепленный на подшипниках вращающийся вал 3, передающий крутящий момент исполнительному органу.

На наружной поверхности неврашающегося корпуса установлены в диаметрально противоположных направлениях fma или несколько имеющих клиновидный нож отклонителей 4 и датчики контроля положения уголь-порида (на чертежах не изображены). Внутри отклонителей 4 расположены силовые элементы, выполненные в виде эластичных баллонов 5, соприкасающихся с наружной поверностью невращающегося корпуса 2. Эластичные баллоны 5 установлены симметрично по перечным осям отклонителей и каждый из них трубопроводом соединен с приводом (насосом).

Каждый отклоиитель 4 обойму 6, закрепленную на невращающемся корпусе 2. В обоймах размещены шариковые опоры 7, папимолг:йствующие с боковыми стенками от кпоиителей и предотвращающие возможность заклинивания их в обоймах, а также снижающие возможность заклинивания их в обЬй мах, а также снижаюпше усилия сопротивления при их выдвижении. Гнезда под щари- ковые опоры когютручтивно выполнены с таким расчетом, что при выдвижении отклонителей шарики не могут выйти из гнезд.

Для восгфиятия усилий, возникающих при перемещении бурового снаряда по скважине очкло4штели удерживаются относительно обоймы стопорными роликами 8, расположенными между внутренними стенками обоймы в боковыми плоскостями откпонителей,

С цепью преаотвраще1шя выпадания шариковых опор 7 и роликов 8 из обоймы 6, а также уменьшения явления щтыбования

i leHHeM полости обоймы последняя заKpt, а Г-образной пружинной крышкой 9, торцы которой плотно прилегают к боковым шюскостям отклонителей.

Устройство работает следующим образом.

При забуривании в пласт эластичный бал лон 5 находится в сжатом состоянии. Во внутренней полости жидкость в это время находится без избыточного давления и режущие кромки клиновидных ножей oi-клонителей 4 находятся на уровне периферийных резцов исполнительно1о органа 1.

При бурении скважины, в процессе взаимодействия резцов исполнительного орг-ана с угольным массивом, возникают усилия, отклоняюише исполнительный орган 1 к или кровле пласта, и описываемое устройство начинает отклоняаъся в ту или иную сторону.

После получения сигнала от датчика уголь-порода о приближении бурового устройства к боковым, на17ример к почве, в эластичный баллон 5, с помощью привода, установленного в штреке, начинает нагнетаться жидкость, в результате чего отткло- нитель 4, расположенный со стороны почвы начинает выдвигаться из обоймы 6. При этом режущая кромка клиновидного ножа отклонителя начинает выходить за пределы периферийных рездов исполнительного орган

Нагнетание жидкости в эластичный баллон 5 продолжается до тех пор, пока возникающие от взаимодействия клиновидного ножа нижнего отклонителя 4 со стенкой скважины усилия не уравновесят усилия, вызванные работой исполнительного органа 1. Об этом судят по показанию датчика, уголь-порода.

После этого работа привода прекращается, а созданное в эластичном баллоне 5 давление жидкости поддерживается с помощью обратного клапана, установленного у привода.

В том случае, когда исполнительный о/ргаи 1 отклоняется в сторону кровли, в ра боту включается отклонитель, расположенный на невращающемся корпусе со стороны кровли.

Описываемое устройство для направленного бурения скважин позволяет бурить направленные скважины не выходящие за пределы угольного пласта, и в случае сложной гипсометрии.

В таких случаях, когда угольный пласт уходит вниз, в работу вводится откпонитель, находящийся со стороны кровли. Когда угольный пласт поднимается вверх,работает отклонитель, находящиГ1Ся со стороны почвы.

Описываемое устройсэ о для нанравленного бурения скважин позволяет повысить эффективность бурешш направленных скважин, поскольку установка выполненных в вн де эластичных баллонов силовых элементов внутри отклоннтелей, симметрично их поперечным осям, и закрепление отклоннтелей в обоймах с помощью шариковых опор позволяет осуществить контактирование со стенками скважин отклонителей по всей их длине, уменьшив при этом создаваемые силовыми элементами напорные усилия, необходимые для отклонения использованного органа, и устранить возникновение момента сил стремящегося деформировать узел крепления отклонитеяей.

Кроме того описываемое устройство за счет компактного и уменьшенного по габаритам конструктивного выполнения позволяет расширить область применения на вес|ума тонкие угольные пласты.

Формула изобретения

, соединенный с валом, размещенным внутри нввращающегося корпуса с закрепленш 1ми на нем отклонителямн, связанными с силовыми элементами, выполненными в виде

эластичных баллонов, отличающое с я тем, что, с целью повышения эффективности бурения и расширения области его применения, силовые элементы расположены внутри отклонителей, симметрично их попоречным осям.

2, Устройство по п. 1, о т л и ч а ющ е а с я тем, что, отклонители снабжены обоймой а клиновидным ножом, между которыми размещены шариковые опоры.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

2. ПатентСША№ 3677354, кл. 175-76, 1972.