Устройство для бурения наклонно- направленных скважин Советский патент 1980 года по МПК E21B7/06 

1

Изобретение относится к области б рения наклонно направленных скважин, а более конкретно - к устройствам для управления траекторией скважин в процессе бурения без подъема инстру.мента.

Известна управляемая колонна бурильных труб, включаюи1ая узел перекоса, состсппний из пространственного шарнира, на который действует система поршней, позволяюи1ая сохранять постоянное направ.кмпю относительно неподвижной систе :ы координат |1.

Основным недостатком этой система c.ieдует считать ее с южность. Передача крутяHiero момента через подвижные поршни, а такжс различного рода клапаны делают эту систему ненадежной в бурении.

Известно устройство для бурения наклонно направленных скважин, включающее разплмный корпус, сочлененный Н1арниром с ирофилированным цилиндрическим окончанием, размешенные внутри него ведомый и ведупхий валы, сочлененные шарниром, и подпружиненный полый поршень 2.

Недостатком этого устройства является то, что оно не обеспечивает необходимой точности направления ствола скважины, так

как отсутствует жесгкая фиксация в искривленном положении и о раничена величина noKOBoii отк. оняюп1ей силы, создаваемой ч КС центре иным прп.чожением гидрав,1ичесKoii нагрузки на шарппр через подпружинен подвижный козырек, причем величина и,1еча эюй силы ограничена половиной диаметра торца шарпира.

Кроме Toij известное устройство позво.1яет охрить только искривленные скважины.

10Цель изобретения - повышение точности наиравлспня ствола скважины при бурении забойи,;мп двигателями за счет управления как зепптным, так и азимутальным у гл а М и.

Поставленная цель достигается тем, что цилиндрическое окончание шарнира телескопически соедипепо с полым поршнем, ко торый установлен с возможностью фиксации относительно корпуса, причем на внутренней поверхпости поршня выполнен выступ, а наружная поверхность цилиндрического окончания шарнира имеет по краЙ1 ей мере одну ответную впадину.

На фиг. 1 изображен обший вид устройства для бурения наклонно направлен;ных c:KiU Knii в пск ;ив;1сипом положении; и;) фи1-. 2 -- ра;ч)ез А--Л isa фиг. 1.

Устройство для бурения нак.юинс- направленных скважин состоит из разъемного корнуса, выно.тненного в виде четырех секций 1---4, соч.чененных шарниром 5 с профилнр()ванн1)1м ци.тиндрическим окончанием 6, имеющим на iiapy/Kiioii поверхности знаднну 7, и те.тескопически связанным с нолым нг)рн1нем 8, нмеюшим на внутренней поверхности выстлп 9. Поршенв 8 поднруж Hci пружиной 10.

(екння 1 корпуса имеет замковый 1 1 и на1 равля1ОН1нй 12 сЬиксаторы, установленные с возможюстью взаимодействия с норшнем 8.

Сек1лИ5 i н 2 корпус; связанв кулачксвым соединением, причем ве;н- чина yi;njBOго неремешения нгарнира 5 задается углом споса но Topuv еекнии 1.

BiiyTpii разьемного корпуса I ---1 ведо.мый 13 и ведун ий 14 валы, С()члененн1)1е Н1арниром 15. Ведупи-1Й вал 14 носредстзом ироме куточ К)1Ч) вала 16 конусно-1плинен;);м соединенисм 17 связан с валом забойногс,) д,вига;е, {на черте.ках не показан), секция 1 корпуса имеет нере15одник 18 д.тя еоедиие ия с иижней сек:Нией забойного д,.ля (на чертежах не ноказана),

5едо.1В1Й вал 13 связан Ш1н-1нде,тс-м 19 с долотом (iia чхмэтеже i:e 11оказано).

Для создания и:1равлической нагрузки, неремеН1.аюн1ей норшень, используется дроссельная 20.

Уетройство спускается в скважину iiixi нейтрал1 ном гюложеьии нлпшделя, что улучн;ает проходидсость веей компоновки и :)лращает время снуска бурильной колонн11|. Оно работает следующим обр/азом. После вклюЧ4Ч1ИЯ буровь1х насосов под действием неренада давления норн1ень 8 приходит в двнженне 11, )аетягнвая пружины 10, входит в

coH.ienerHie е ци;н1нд|)ическ1 м окон.чапием 6 .„

ньарнира о, которое гк-фекашиваетея нод

дейсчвнем боковой отклоня1оп1ей силы, создаваемой выступом 9 8. Перекос цилиндрического окончания Н1арнира вызывает перекос оси шпинделя. Таким об)азом, колпюновка становится отклонителем. причем фикеання перекоса осущести.тяется с номонидо П1ариковых замков 11.

Для приведения оси устройства в соосное Ho,To i eiH-fe е оеью забойного дви ателя необходимо 11овые1-;ть перепад давления па Н1айбе 20 нуте.м увелнчерн-1я давления на насосах. При этом nopiiieiH) 8, соверп1ая поступательное движение, раетягнвает пружипы 10, занимает крайнее нижнее положение и евоей нрофи: ированной новерхностью находит на ответное профилированное олончание ншриира, обеспечивая соосное положение ншинделя с забойным двигателем. При бурении участка набора угла нак.чша

(ЗЛИ сооведении коррекции траектории ствола, например на нруг.молинейно-наклонном участке ствола скважипы, необходимо умень-шить перепад давления промывочной жидкости на определенную величину. Тогда под действием пружин 0 nopujeHb 8 начнет двигаться в оС5ратном направлении и займет но;1ожение, нри котором его нижний конец выйдет из .сочленения е коротким концом цилиндрического окончания. 6 шарнира 5, а верхний конец поршня оетанетея в сочленении е длинным концо.м цилиндрического продолжения (парцира. В результате чего |Царнир, а следовательно, и расположатся нод углом /. по отношению к оси турбинной секции.

Коррекция азимутально1о угла оеуществ.тяется по.зоротом бурильной колонны, нриче.У крутя1ций момент в устройстве по корнуеу передается через взаимно сочлененHiiie кулачки секций и 2 корпуса. Точка пересечения оеи искривленного устройства с осью турбинной сек,ии нереносится в той же нлоскоети на верхний переводник турбинной секции и при1зязывается к системе ориентирования, нанример, к теле.метрической системе, точечным магнитам и др., что позволяет ориентировать хтройетво в цростpaiicTBe.

Таким образом, предлагае.мым уетройством возможно осуществлять управление е поверхности траекторией ствола наклоннопацравленной скважины на все.м ее протяжении е мипимальио возможным количест1 о.м ;:,о;|блепий.

Умен:ьп1ение количества сцускоподъе.мов и сокращение протяженности профиля скважины за счет его приближения к проектному, которое может дать предлагае.мое уетройство, в значительной .мере повысит эффективность наклонно направленного бурения.

Формула изобретения

1.Уетройетво для бурения 1 аклоцно иа|;равлецных екважин, содержащее разъемный корпус, сочлененный шарниром с .ipoфилированньнм цилиндрическим окончанием, раз.мен1енные внутри него ведомый и ведущий валы, соч.лененные н арниром, и подпружиненный нолый поршень, отличающееся тем, что, с целью повыщения точности нанравления ствола скважины при бурении забойными двигателями за счет управления как зенитным, так и азимутальным углами, цилиндрическое окончание шарнира телесконически связано с нолы.м поршнем, который установлен с возможностью фиксации относительно корпуса.

2.Устройство но п, 1, отличающееся тем, что па внутренней поверхности поршня вы НОЛ ней выступ, а наружная поверхность цилиндрического окончания шарнира

имеет по крайней мере одну ответную выемку.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Патент США № 3743034, кл. 175-61, опублик. 1973.

2.Авторское свидетельство СССР

№ 583274, кл. Е 21 В 7/06, 1972 (прототип).