Аппарат для направленного бурения скважин Советский патент 1953 года по МПК C05B1/10 

/ Изестные аппараты для направленного бурения скважин с шарнирко соединенными буровыми штангами требуют подъема их при одном поворота.

Особенность описываемого аппарата состоит в том, что в нем применен цилиндр с осевым эксцентричным отверстием, в которое помещен поворотный вкладыш, снабженный в свою очередь эксцентричным отверстием. В это отверстие входит вал, шарнирно соединенный одним концом со штоком долота и другим-через промежуточный вал с буровой штангой.

Указанный аннарат позволяет осуществить бурение скважины нри. одном радиусе поворота без подъемов инструмента, так как управление аппаратом ведется с поверхности земли.

На прилагаемом чертеже аппарат показан в продольном разрезе.

Буровой аннарат состоит из двух соединенных между собой частей -передней / и задней 2.

Г1ередняя часть представляет собою металлический цилиндр 3 внутри которого номещен вкладыш 4 с эксентричпым внутренним отверстием для вала. Сценление вкладыша 4 с цилиндром 3 осуществляется посредством стопора 5, входящего в одну из виадин 4 и 4 вкладыша. 3 отверстие вкладыша 4 но концам запрессованы втулки, служащие скользящими нодщипниками. Осевое отверстие цилиндра 3, образующего корпус астарата, в средней своей части также выполнено эксцентричным но отношению к центральной оси корпуса аппарата. Вкладыщ 4, находясь в эксцентричном отверстии цилиндра 3 и имея свое эксцентричное отверстие для вала, позволяет смещать вал 5 с оси корпуса аппарата. Для сцепления ва.та 5 с вкладышем 4 служит стопор 4, входящий в одну из впадин 5 и 5- вала 5. Благодаря смещению вала 5 с оси корriyca аппарата достигается возможность отклонения вращающегося штока 6, соединенного с валом 5 шаровым шарниром 7 и несуш,его долото 8- Таким образом обеспечивается возможность направлять долото при бурении по кривой определенного радиуса.

На переднем конце корпуса передней части аппарата устроено шаровое соединение 9 с поворотным наконечником 10.

При прямолинейном положении вала долото располагается по оси корпуса аппарата и нроб риваемая им скважина получается прямолинейной. При наклонном положении переднего вала долото направляется по заданной кривой.

Па переднем конце корпуса в прорезах наконечника 10 помещены четыре стабилизатора //, которые при бурении выдвигаются в стороны и увеличивают диаметр опоры, создаваемой стабилизаторами, до диаметра скважины. При этом лезвия ста,f билизаторов // внедряются в стенку скважины и не дают возможности поворота корпуса аппарата, а скользят вс.лед за до.ютом. Опорные плоскости стабилизаторов, опираясь на стенки скважины, удерживают .корпус аппарата в центре скважины, т. е. центрируют его в с важине. Таким образом стаби.лизаторы 1 обеспечивают правильное продвижеЙ1ние передней части корпуса аппарата по заданной кривой.

К заднему концу нередней части аппарата при помопди niapOBoro соединения 13 присоединен телескопический корпус 12 задней части аппарата, спабжепный втулкой, соединенной с ним иосредством шпонки.

Шаровое соединение 13 снабжено стоиором 14, который лает возможность закрепления шарнира в прямо,1ипе1П ом положении для бурения пря.мо.-iHneiiHbi.x скважин. Па шарово.м соединении 13 по.мешена вторая (средняя) центрирующая опора, состоящая из четырех пластинчатых пружин 15.

В корпусе 12 по.мещен поршень 16, осуществляющий при бурении подачу вперед задней части 2 аппарата под действием давления промывочиой жидкости. В хвостовой частп корпуса 12 на буровой щтанге 11 noMenieii второй поршень 18, управ.1Я1СЩИЙ конусной отвесной .муфтой сцепления 19. служаще стопором лгсжду корпусом 12 и отвесным грузо.м (устроенным сов.местно с конусной .муфтой). В это.м же корпусе 12 строены четыре стабилизатора 20 с поршнями 21, выдвигаемы.ми из кориуса давлением г,лпнистого раствора. Плоские иоверхиости стаби.лизаторов 20 служат опорП1л.ми 1..:ослямп, а isce стабилизаторы в сборе бразхют опору ;;ля задией части аппарата. Стаби.лизаторы 20 па своей плоской иаружной поверхпостп снабжены лезвиями, которые внедряются в стенки скважшп и такил: образол фиксируют KOJ)пус задней части аппарата в стенках скважины. Закрепленная в стенках скважины хвостовая часть заднего корпуса аппарата и фиксированная в этом корпусе конусная муфта позволяют устанавливать переднюю часть аппарата в положение, необходимое для бурения, без ориентированного спуска аппарата на инструменте в скважину, т. е. производить переключение смещающего вкладыша 4 без подъема инструмента из скважины.

Вал 5, расположенный в эксцентричном отверстии смещающего вкладыша 4, соединен с промежуточным валом 22 с помощью шаровых муфтовых соединений 23 и 24, позволяющих соединяемым между собою валам вращаться при условии различия их осевых направлений.

Для прохода глинистого раствора в камеру 25 над порщнем 18 в буровой штанге предусмотрено отверстие 26.

Изменение направления переднего вала под некоторым небольшим УГЛОМ (1-3°) дает возможность направ,лять скважину при бурении по заданной кривой определенного радиуса, зависящего от угла, образуемого между осями переднего и промежуточного валов.

Управление описываемым аппаратом для направленного буренил скважин производится следующим образом:

Аппарат обычным образом опускается в скважину до забоя. В это время отвес конусной муфты J9 находится в нижнем (отвесном) положении. Подаваемый в аппарат глинистый раствор проходит через отперстие 26 в камеру 25 и выдвигаег стабилизаторы 20, упираюн1иесл при этом в стенки скважины. Под действием глинистого раствора перемещается порщень 18, жестко сцепляющий отвесную конусную .муфту 19 с корпусом 12 задней части 2 аппарата. Вслед за этим производится установка аи 1арата, т. е. при иодаче раствора насосом в апнарат инструмент приподнимается на 80-90 мм и проворачивается ключом на один оборот в сторону вращения инструмента. При этом происходит сцепление цилиндра 3 корпуса / с вкладыщем 4, посредством стопора 3 входящего во впадину 4, и вкладыша 4 с вало.м 5 посредством стопора 4 входящего во впадину 5. А едленное вращение инструмнта ключом продолжается (для проворота всего аппарата, за исключением задней его части) до совмепгения выступа на муфте 19 со впадиной на втулке /2, соединенной шпонкой с корпусом 72 задней части аппарата. После того, как произойдет такое совмещение, возможность проворачивания инструмента нсключдется, так как этому будет препятствовагь сцепленная со стенкой скважины задняя часть аппарата. Таким образом аппарат в скважине будет установлен в положении долота для бурения -;вниз (как показано на чертеже). Для производства бурения «вниз инструмент опускается на забой и начинается бурение. Для производства бурения «вверх инструмент оставляется в прежнем положении (не опускается на забой) и останавливается насос, вследствие чего прекращается подача глиппстого раствора в аппарат. При этом задняя часть аппарата освобождается от сцепления стабилизаторами 20 со стенками скважины. После остановки насоса производится проворот всего аппарата на нчжный угол и вновь включается насос для сцепления аппарата с помощью стабилизаторов 20 со стенками скважины, инструмент опускается на забой и начинается бурение в установленном направлении.

Для осущест1 ления б}ренпя по прямой инструмент, без остановки насоса, поднимается на 120-130 мм и проворачивается (в сторону вращения) на один оборот. При этом происходит сцепление вала 5 с вкладышем 4 посредством стопора 4 входящего во впадину 5 и освобождение цплпидра 3 корпуса 7 от сцепления с вкладышем 4 стопором 5.

№ 95508

№ 95508-4-

Дальнейший проворот инструмента еще на 180° вызывает сцепление цилиндра 3 кориуса 1 с вкладышем 4 в новом положении (прямолинейном) посредством стопора 5, входяшего во впадину 4 Вслед за тем инструмент опускается до забоя и снова продолжается бурение, но уже прямолинейное.

Таким образом, указанные три переключения инструмента на забое скважины обеспечивают возможность буреиия скважин в любом направлении при управлении инструментом с поверхности земли.

Предмет изобретения

1.Аппарат для направленного бурения скважин с использованием шарнирно соединенных буровых штанг, отличаюш,ийся тем, что в. нем применен цилинд с осевым эксцентричным отверстием, в которое номеш,ен поворотный вкладыш, снабженным в свою очередь эксцентричным отверстием для вала, шарнирно соединенного одним концом со штоком долота и другим-через иромежуточный вал с буровой штангой.

2.Форма выполнения аппарата по п. 1, отличающаяся тем, что шарнир, соединяющий корпус цилиндра с кожухом буровой штанги, снабжен стопором, включаемым при бурении прямолинейных скважин.

3.Форма выполнения аппарата по и. 1, о т л и ч а ю и:, а я с я тем, что на буровой штанге укреплен поршень, предназначениый для проталкивания ее под воздействием промывочной жидкости.