RU2002025C1 - Самоориентирующийс забойный отклонитель гидравлический - Google Patents

Abstract

Использование: дл  управлени  азимутальным искривлением стволов наклонно-направленных скважин Сущность изобретени : устройство включает цилиндрическую камеру с чувствительным элементом-ма тником. В нижней части цилиндрической камеры установлен опорный фланец и клапанна  головка с н прарл южмм фл Чцем Полость клапанной головки гидравлически св зана шлангами с полостью камер, выдвигающих опорные колодки , установленные на основании, св занном с корпусом. Цилиндрическа  камера установлена в корпусе с возможностью поворота относительно основани , что обеспечивает возможность установки откпонител  в указанном направлении без вращени  колонны труб. 10 ил.

Description

Изобретение относитс  к техническим средствам дл  управлени  траекторией бур щихс  наклонно-направленных и вертикальных скважин, а также дл  забуривани  вторых стволов в аварийных скважинах.

Известии забойные самоориентирующиес  отклонители, работа которых не требует спуска на забой специальных приборов нл  их ориентировки. В конструкци х этих механизмов используютс -эксцентричные грузы, ма тники, диски с отверсти ми, цилиндры с эксцентричными центами т жести , которые через кинематическую и гидравлическую св зь управл ют упорными плунжерами и планками. Наиболее близким к предлагаемому техническому решению  вл етс  изобретение.

Недостатками существующих изобретений и указанного прототипа  вл етс  то, что дл  изменени  азимута направлени  откло- н ющего устройства необходимо поаорачи- вать на необходимый угол всю бурильную колонну. В предлагаемом решении этот недостаток устран етс .

Цель изобретени  - повышение точно- сти, расширение возможностей устройства по управлению траекторией бугр щихс  скважин, сокращение трудовых и материальных затрат./

Сущность изобретени  заключаетс  вспособности предлагаемого механизма в фиксировании забойного двигател  и бурильной колонны от проворота их в скважине от реактивного момента двигател , ориентировать систему отклон ющих сил в расчетном направлении, исключить необходимость посто нного контрол  и вмешательства в процессы управлени  траекторией скважины с поверхности путем геофизических измерений и поворота ко- лонны бурильных труб.

В предлагаемом устройстве объединены высока  чувствительность к зенитному углу ма тникового механизма и неограниченные динамические и кинетические воз- можности гидросистем.

На фиг. 1-6 представлено устройство са- моориентирующеос  забойного отклоните- л  гидравлического.

Самоориентирующийс  забойный от- клонитель гидравлический (фиг.1-4) состоит мз корпуса 1, с которым жестко св зан резьбовым соединением узел 2 коррекции траектории скважин, выполненный в виде основани . В корпусе 1 размещен чувстви- тельный элемент ма тник 3, установленный в цилиндрической камере 4, котора  расположена соосно в корпусе 1. Цилиндрическа  камера 4 на резьбе крепитс  к опорному Сланцу 5, который на сварке через трубкистойки 6 соединен с основанием узла 2 коррекции . Отклонитель снабжен переводником 7 дл  соединени  с центратором или ут желенным бурильными трубами. К верхнему днищу цилиндрической камеры 4 приварена штанга 8 поворота камеры вокруг своей оси. Внутри переводника 7 ниже соединительной резьбы приварено кольцо 9, разделенное по окружности пазами на двенадцать равных секторов (по 30°). На нижнем кольце основани  2 нарезана резьба под корпус забойного двигател . На основании 2 равномерно по окружности расположено шесть отклон ющих механизмов, каждый из которых выполнен из двух частей - силовых гидрокамер 10 и опорных колодок 11. Ма тник 3 подвешен на крестоьине 12, св занной с поршнем 13, ход поршн  13 ограничен гайками. Поршень относительно камеры 4 подпружинен пружиной 14, Опорные поверхности крестовины 12 выполнены таким образом, что при зависании ма тника опираютс  на ребра призм, а при передаче усили  от поршн  13 к клапанам 15 - на сопр женные цилиндрические поверхности . Клапаны 15 открывают каналы дл  перетока бурового раствора из Бурильных труб через штанги 16 в гидрокамеры 10. К клапанам 15 буровой раствор поступает через трубку-фильтр 17, редуктор 18 и камеру, образованную между крышкой 19 и клапанной коробкой 20 (фиг.2). В редукторе 18 (фиг.З) перепад давлени , срабатываемый на забойном двигателе и долоте в сумме 7-10 МПа, снижаетс  до 0,5-1 МПа, которого достаточно дл  создани  радиального усили  на опорных колодках И величиной до одной-двух тони. Редуктор 18 состоит из цилиндра 21, который нижним концом ввинчиваетс  в опорный фланец 5. В цилиндре установлен поршень 22 со штоком клапана 23 и трубкой 24, через которую жидкость поступает из камеры 25 в камеру между клапанной коробкой 20 и крышкой 19, Сверху цилиндр 21 завинчен буксой 26. Между буксой и поршнем установлены пружина 27 с шайбой 28. В шайбу упираютс  болты 29 (их три), которыми регулируетс  усилие нажима пружины 27 на поршень 22. Это усилие должно равн тьс  произведению площади поршн , помноженному на величину давлени , создаваемого в гидрокамерах 10 (фиг.1), При превышении этого давлени  пружина сжимаетс  и клапан 23 закрывает приток жидкости в редуктор. В нижний конец цилиндра на резьбе 30 ввинчиваетс  фильтр 31 (фиг.2), через который жидкость поступает к клапану 23 из полости высокого давлени  над забойным двигателем. На верхнем конце буксы фиксируетс  от продольного

движени  гайкой 32 (фиг.З) крышка 19. Герметичность между скольз щими поверхност ми деталей редуктора и. других агрегатов устройства обеспечиваетс  резиновыми уплотнител ми 33.

На фиг.2 в более крупном масштабе показан узел включени  клапанов, направл ющих жидкость в гидрокамеры, в том числе: направл ющий фланец 34, в котором на окружности просверлено двенадцать отверстий , из них шесть отверстий точно против клапанов и шесть над линией касани  двух смежных клапанов. Когда конец ма тника попадает в такое отверстие, он включает сразу две гидрокамеры, в результате чего сектор включени  отклон ющего усили  по азимуту при шести отклон ющих колодках сужаетс  до 30%, т.е. точность приложени  сил повышаетс  в 2 раза, клапанна  коробка 20 с клапанами 15 двойного действи , клапаны поджаты пружинами 35; крышка 19 с клапанной коробкой ст гиваетс  трубками 36, через которые жидкость от клапанов поступает в штанги гидрокамер; болты 37 фиксируют клапанную коробку 20 в цилиндрической камере 4 от поворота,

Устройство работает следующим образом .

При сборке устройства кажда  пара- гидрокамера 10 и клапан 15, соединенные между собой штангам 16, устанавливаютс  в одной плоскости. После соединени  корпуса 1 с основанием 2 и закреплени  переводника 7 нулевые отметки 38 на кольце 9 (фиг.4) и на штанге 8 совмещаютс . Дл  этого винты 39 отвинчиваютс  и верхн   часть кольца 9 смещаетс  до совпадени  отметок 38 и вновь закрепл етс . Планка 40 вставл етс  в прорезь в штанге и укладываетс  концами в пазы кольца от произвольного поворачивани  цилиндрической камеры 4 относительно основани  2 во врем  бурени . При необходимости смещени  направлени  усили  опорной колодки от плоскости скривлени  планка 40 вынимаетс  из пазов кольца 9 и штанга 8 поворачиваетс  на расчетный угол в соответствующем направлении . Затем планка 40 вновь устанавливаетс  в прорезь штанги и пазы кольца 9. При этом цилиндрическа  камера 4 поворачиваетс  в резьбе соединени  с опорным фланцем 5. Вместе с цилиндрической камерой поворачиваетс  клапанна  ко,- робка 20 с крышкой 19, увлека  за собой концы шланга 16. Величина угла смещени  клапанов относительно соединенной с ним гидрокамеры (фиг.5а,б.в) определ ет величину угла между плоскостью искривлени  скважины и направлением усили  опорной колодки, так как ма тник включает только

клапан, наход щийс  в плоскости искривлени  у нижней стенки цилиндрической камеры . На фиг.5а клапаны, опорные колодки установлены в одной плоскости, на фиг.5б - 5 смещены на 30°, а на фиг.Бв - смещение составл ет 180°. Длина шлангов на участке между крышкой 19 и опорным фланцем 5 . превышает рассто ние между ними величину , обеспечивающую смещение крышки

0 19 относительно фланца 5 на 180° дл  включени  усилий опорных колодок в направлении , пр мо противоположном направлению искривлени  скважины.

Озмоориентирующийс  забойный от5 клонитель гидравлический устанавливаетс  между забойным двигателем и центратором (фиг.б), Усилие опорной колодки Р0п на стенку скважины вызывает реакции центратора RH и долота RR на противоположную стенку

0 скважины, тем самым пызыаа изменение направлени  углублени  скважины.

При спуске колонны бурильных труб на забой давление жидкости за трубами и в трубах практически одинаковое. Поршень

5 13 находитс  в верхнем положении (фиг.1), ма тник 3 зависает над направл ющим фланцем 34. По окончании спуска бурового инструмента до забо  и после пуска буровых насосов в трубках над забойным двига0 телем возникает давление, буровой раствор через отверстие 41 поступает в верхнюю часть цилиндрической камеры 4 и давит на поршень 13, ход поршн  ограничен гайками 42, Поршень начинает двигатьс  вниз. Жид5 кость из-под поршн  из цилиндрической камеры вытекает через зазоры между клапанной коробкой и стенками цилиндрической камеры, затем между наружными стенками шлангов 16 и стенками трубок-сто0 ек 6 и стенками сверлени  в основании 2 в затрубное пространство. Конец ма тника 3, скольз  по нижней стенке цилиндрической камеры, попадает в отверстие в направл ющем фланце 34 и включает один или два

5 клапана. Ма тник прижимает верхнюю тарелку клапана 15 к гнезду, герметизиру  сверху подклапанную полость, нижн   тарелка , наоборот, отходит от гнезда, открыва  возможность притока жидкости под

0 клапан. У остальных клапанов (п ти или четырех ) нижние тарелки поджаты пружинами 35 и приток жидкости в них невозможен. С открытием клапана (одного или двух) жид- .кость начинает двигатьс  (фиг,2)из полости

5 А через фильтр 31, редуктор 18, в полость Б между клапанной коробкой 20 и крышкой 19, затем поступает во внутреннюю полость клапана 15, через отверстие 43 поступает в трубку 36, затем в шланги 16 и соответствующие гидрокамеры 10. Гидрокамеры, наполнн сь жидкостью, выдвигают опорные колодки и создают необходимое усилие на стенку скважины и на долото, направл   его углубление в заданном направлении. Как только давление в гидрокамерах достигает расчетного, на которое отрегулирован редуктор (фиг.З), поршень 22 сожмет пружину 27 и закроет входной клапан 23. Если за счет утечек давление в гидрокамерах снизитс , а следовательно оно снизитс  и в полости В редуктора, пружина 27 подвинет поршень 22 и откроет клапан 23 и давление в гидрокамерах восстановитс . Так как дл  наполнени  гидрокамер нужно небольшое чоличество жидкости (0,2-0,5 дм, то ильтр можно ставить очень плотный и пропускать в клапанную коробку практически отфильтрованную воду, что обеспечит надежную работу клапанного механизма. При остановке буровых насосов давление жидкости выравниваетс  в трубах, в затрубном

Claims (5)

1.САМООРИЕНТИРУЮЩИЙСЯ ЗАБОЙНЫЙ ОТКЛОНИТЕЛЬ ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ , включающий корпус, концентрично размещенную в нем цилиндрическую камеру с чувствительным элементом-ма тником , св занное с корпусом основание и- установленные на основании опорные колодки с приводом, отличающийс  тем, что, с целью обеспечени  самоустановки откло- нител  в заданном направлении, он снабжен св занным резьбой с нижней частью цилиндрической камеры опорным фланцем и установленной над ним клапанной головкой с направл ющим фланцем, причем цилиндрическа  камера установлена с возможностью поворота относительно основани , а направл ющий фланец выполнен с отверсти ми дл  размещени  ма тника в рабочем положении.

2.Забойный отклонитель по п.1, отлипространстве , над поршнем 13 и в цилиндрической камере 4. Пружина 14 возвратит поршень 13 и ма тник 3 в исходное положение. Пружина 35 передвинет клапан 15, нижн  

тарелка закроетс , верхн   откроетс , жидкость из гидрокамер выйдет через шланги 16, отверстие 43 и открывшийс  верхний клапан в цилиндрическую камеру и- затем в затрубное пространство. При пуске насосов цикл работы

узла управлени  траекторией повторитс . В случае, если зенитный угол искривлени  снижен до величин менее 30 мин, конец ма тника попадает в центральное отверстие направл ющего фланца, гидрокамеры не включаютс ,

устройство будет выполн ть функции обыкновенного центратора.

(56) Авторское свидетельство СССР

№ 1002549.кл. Б 21 В 47/022, 1972.

Авторское свидетельство СССР

№ 1657634, кл. Е 21 В 47/022, 1989.

чающийс  тем, что привод опорных коло- док выполнен в виде установленных между основанием и опорными колодками камер, гидравлически св занных шлангами с клапанной коробкой.

3.Забойный отклонитель по пп 1 и 2, отличающийс  тем, что он снабжен регулируемым редуктором давлени , установленным под клапанной коробкой и гидравлически с ней св занным,

4.Забойный отклонитель по пп. 1-3, отличающийс  тем, что он снабжен установленным на входе регулируемого редуктора фильтром,

5.Забойный отклонитель по пп 1 - 4, отличающийс  тем, что количество отверстий в направл ющем фланце в два раза больше количества клапанов, св зывающих клапанную коробку с камерами опорных колодок. .

zawb

9202002

100