Устройство для направленного бурения скважин Советский патент 1982 года по МПК E21B7/04 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ НАПРАВЛЕННОГО БУГСаИЯ СКВАЖИН

Изобретение относится к бурению скважин и мсжет быть использовано аля направленного бурения скважин. Известно устройство аля направленно го бурения скважин, соцержашёе узел возцействия на сопротивление разрушаемой пороаы, выпол.1енный в вице электромагнитного излучателя и ориа1тиро ванный к участку забоя, лежащему в се торе направления отклонения скважииы Неаостатком этого устройства является иеобхопимость применения специального канала или автономного источни ка электроэнергии к электромагнитному излучателю, что усложняет конструкцию и эксплуатацию бурильной колонны. Наиболее близким к преалагаемому является устройство аля направленного бурения скважин, включающее цолото с каналами, корпус, установленный в нем на поашипниках эксцентричный груз, и соеаиненную с ним золотниковую втулку установленную нац аолотом. В процессе бурения с прямой промьшкой при вра- шении колонны бурильных груб или вала забойного двигателя с аолотом в скважинах, которые практически не бывают строго вертикальными, вращательное авижение совершает также корпус устройства с аолотом так, что нижняя поверхность секторного лепестка накопится ряцом с верхней поверхностью промывочнЫ) пшты, в которой выполнены боковые промывочные каналы аолота. Эксцентричный груз troa цействием сил Т5Ь- жести уст ан вливаете я в апсиаага ной плоскости скважины между ее осью и вертикалью, оставаясь постоянно в таком положении при вращении корпуса и поддерживая в неизменном положении связанный с эксцентричным грузом секторный лепесток. В резу/ьтате промь вочная жидкость направляется преимуь шественно через открытые каналы аолота с боковой промывкой и созцаегся ориентированная асимметричная гфомывка зоны аолота, которая позволяет уаалить частицы разрушенной пороаы или напотьнителя из сектора желательного направ- лейия бурения .и сформировать скопление частиц в секторе нежелательного бурения. При этом боковые пороцоразрушающие эелементы цолота в секторе же лйтельного направления бурения разрушают массив пороаы, а не частицы, а в секторе нежелательного направления бурения разрушают частицы, а не массив пороаы . Оонако скопление частиц в опреаеленном секторе зоны полота лишь преоупрежаает разрушение массива в этом секторе и играет пассивную роль в процессе искривления скважин. При этом искривление опрецеляется только .геологическими и технико-технологическими факторами, что не позволяет постигнуть высокой эффективности направленного бурения. Цель изобретения - повыи1ение эффективности направленного бурения за счет созцания поперечной силы на цолоте в аааанном направлении бурения. Поставленная цель достигается тем, что лапы полота в верхней части выполнены со скосом в направлении вращения, а в нижней части имеют накло1шую канавку, верхняя часть которой расположена под скосом и смешена против направления вращения. На фиг. 1 приведено предлагаемое устройство, общий виц в разрезе; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. разрез Б-Б на фиг. 1. Устройство состоит из корпуса 1, долота 2 с промывочными каналами 3, рас положенными в корпусе эксцентричного груза 4 и золотниковой втулки 5 с общей осью 6, установленной в подшипниках 7. Подшипники 7 и эксцентричный груз 4 помешены в маслонаполненной ка мере 8 с верхней крышкой 9, нижней крышкой 1О, установочным кольцом 11 и уплотнительным кольцом 12. Золотниковая втудаа 5 фиксируется на оси 6 контргайкой 13. Лапы 14 аолота 12 снабжены скосом 15 и наклонной канавкой 16 (фиг. 1), верхняя часть которой расположена над скосом и смещена против направления вращения. Устройство работает следующим обра зом. В процессе бурения с прямой промыв кой эксцентричный груз 4 устанавливается и постоянно остается в апсидально плоскости скважины. Благодаря этому соешгоенная с ним золотниковая втулка 5 устанавливается в определенном положении, ссответсвующем заданному направлению бурения. При вращениИ(аолота по часовой стрелке промывочные йаналы 3 долота 2 поочередно перекрываются невращающейся золотниковой втулкой 5 и в зоне долота формируется ориентированная асимметричная промывка. В результате в секторе поперечного сечения с закрытым промывочным каналом 3 образуется копление частиц разрушенной породы или наполнителя,- а в секторе с открытым промывочным каналом 3 обеспечивается удаление частиц из зоны аолота. При движении лапы 14 цслота 2 в секторе скопления частиц за счет сужения пространства между скосом 15 и стенкой скважины и поступления частиц через наклонную канавку 16 происходит увеличение концентрации частиц, их уплотнение и образование клапана из уплотненных частиц между лапой 14 и стенкой скважины (фиг. 2 и 3). Под действием образовавшегося клина на долоте возникает поперечная сила, направленная в сторону сектора без скопления частиц. При движении лапы долота в секторе без скопления частиц образовавшийся ранее клин размыкается восходяшим потоком промьюочной жидкости, формируемым благодаря наличию наклонной канавки 16, верхняя часть которой находится под суженной частью скоса 15. В результате секторе без скопления частиц под действием поперечной силы происходит разрушение массива горной породы боковым вооружением долота и таким образом обеспечивается эффективное бурение в заданном направлении, Технико-экономическая эффективность заключается в, сокращении сроков строительства скважин и уменьшении расхода , долот и других инструментов и материалов в результате уменьшения количества рейсов долот с отклоняющими приспособлениями. Формула изобретения Устройство для направленного бурения скважин, включаюшее долото с каналами, корпус, установленный в нем на подшипниках эксцентричный груз и соединенную с ним золотниковую втулку, установленную над долотом, о т л и чающееся тем, что, с цепью по590вышения эффективности направленного бурения эа счет созцания поперечной силы на аолоте в зааанном направлении, лапы аолота в верхней части выношены со скосом в направлении вращения, а в нижней части имеют наклонную канавку верхняя часть которой расположена поц iскосом и смещена против направления вращения. 9 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свиаетельство СССР N 470585, кл. Б 21 В 7/04, 1973. 2. Авторское свидетельство СССР № 747975, кл. Е 21 В 7/04, 1978 (прототип).