Устройство для стабилизации направления ствола скважины

 

Изобретение относится к области буровой техники и позволяет повысить точность бурения наклонно-прямолинейного участка ствола скважины (С) за счет совмещения оси долота Д)с, осью С и обеспечения равенства нулю поперечной силы, действующей на долото . Устройство включает Д 1, жестко связанный с ним трубчатый корпус (ТК)

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (И) (() 4 E 21 В 7/08

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ . .

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4122493/22-03 (22) 19. 09. 86 (46) 30. 03. 88. Бюл. Ф 12 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт буровой техники (72) К.И.Солодкий, А.Ф.Федоров, А.С.Повалихин, В.Д.Капустин и Г.В.Коростелева (53) 622.243.2(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 648710, кл. Е 21 В 7/08, 1977.

Инструкция по бурению наклонно направленных кустовых скважин в Башкирии. СТО 03-444-85, Уфа, 1985, с. 15. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СТАБИЛИЗАЦИИ НАПРАВЛЕНИЯ СТВОЛА СКВАЖИНЫ (57) Изобретение относится к области буровой техники и позволяет повысить точность бурения наклонно-прямолинейного участка ствола скважины (С) за счет совмещения оси долота(Д) с, осью С и обеспечения равенства нулю поперечной силы, действующей на долото.

Устройство включает Д 1, жестко связанный с ним трубчатый корпус (TK) 1 38470. Ý

Ь

Е

Ь - P д

2 м = 9---- — 3- 7

2. На нем .эксцентрично оси ТК 2 устанс ален опорный элемент 3 г. лонастями и симметрично расположенными»аклонными фиксирующими зубьями. Направление их наклона противоположно направлению эксцентриситета элемента 3. Значение эксцентриситета определяется из специального выражения.

Лопасти выполнены в виде двух диаметрально расположенных в плоскости симметрии прямых планок, рабочая поверхИзобретение относится к буровой технике и может быть использовано для проводки наклонно-прямолинейных участков скважины.

Цель изобретения — повышение точности бурения наклонно-прямолинейного участка ствола скважины эа счет совмещения оси долота с осью скважины и обеспечения равенства нулю поперечной силы, действующей на долото.

На фиг. 1 изображено устройство для стабилизации направления ствола скважины, общий вид; на фиг.2 — сечение А-Л на фиг.1; на фиг.3-5 — варианты связи устройства с низом бурильной колонны.

Устройство для стабилизации направления ствола скважины включает долото 1, жестко связанный с ним трубчатый корпус 2, установпенный на нем с возможностью вращения опорный элемент 3, снабженный лопастями 4, выполненными в виде двух диаметрально противоположно распопоженных в плоскости симметрии прямых планок с рабочей поверхностью 5, которая образована круговым цилиндром, причем диаметр рабочей поверхности 5 равен диаметру долота 1.

Опорный элемент 3 установлен эксцентрично по отношению к оси корпуса 2, а значение эксцентриситета определяется из выражения

L <)

6 =

24 ВТ где ц — поперечная составляющая веса единицы длины корпуса, кг,м;

- / ° ность которых образована круговым цилиндром и имеет диаметр, равный диаметру Д 1. В процессе бурения ТК 2 изгибается таким образом, что ось

Д 1 совместится с осью С. Поперечная сила на Д будет равна нулю.

Долото разрушает породу в направлении своей оси. Т. обр., направление ствола С сохранится. Смещение ТК 2 предотвращается взаимодействием зубьев со стенками С. 5 ил. — длина устройства, м;

2 — модуль упругости, кг/м — момент инерции сечения кор. пуса, м °

5 Опорный элемент 3 снабжен симметрично расположенными наклонными фиксирующими зубьями 6 для взаимодействия со стенкой скважины, направление наклона которых противоположно на10 правлению эксцентриситета стабилизирующего элемента 3.

Опорный элемент 3 установлен на подшипниках 7, корпус. 2 снабжен концентричнай резьбой 8 для связи с нижней частью бурильной колонны.

Устройство для стабилизации направления ствола скважины работает следующим образом.

Устройство с помощью резьбы 8 соединяется с нижней частью бурильной колонны, которая может включать, например, опорно-центрирующий элемент

9 (фиг. 3), гибкое звено 10 (фиг. 4)

25 или шарнир 11 (фиг.5), При этом во всех случаях диаметр и расположение опорно-центрирующего элемента 9, дли . на и жесткость гибкого звена 10, а также расположение шарнира 11 выбираются с помощью известных методов таким образом, чтобы обеспечивалось равенство изгибающего момента К в месте соединения устройства с бурильной колонной значению, полученному из выражения где P — осевая нагрузка на долото, кН;

1 й4703

L q

Ь = ---- — ->

24 E I где q

Е

Фиг.Р

С момента окончания предыдущего долбления горная порода, слаг ающая стенку скважины, при взаимодействии с промывочной жидкостью разрушается.

При этом диаметр ствола скважины перед началом очередного долбления как правило больше диаметра долота 1.

Поэтому при спуске устройства в наклонную скважину опорный элемент 3, свободно вращаясь на подшипниках 7, займет положение, соответствующее минимуму энергии системы, при котором верхняя часть корпуса 2 будет находиться в крайнем нижнем положении, а лопасти 4 в вертикальной плоскости, В процессе бурения под действием продольных и поперечных сил корпус 2 изгибается таким образом, что ось 20 долота 1 совмещается с осью скважины,а поперечная сила, действующая на долото 1, равна нулю. При этом долото .разрушает горную породу в направлении своей оси, а так как ось 25 долота совпадает с осью скважины, то имеющееся направление ее ствола сохраняется.

Смещение корпуса 2 будет исключено за счет взаимодействия наклонных 30 фиксирующих зубьев 6 со стенкой скважины.

Формула изобретения

Устройство для стабилизации направления ствола скважины, включаюgee долото жестко свя 3 анш !Й с ним трубчатый корпус, установленный на нем с возможностью вращения опорный элемент с лопастями, рабочая поверхность которых образована круговым ци— линдром, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности бурения наклонно-прямолинейного участка ствола скважины за счет совмещения оси долота с осью скважины и обеспечения равенства нулю поперечной силы, действующей на долото, опорный элемент установлен эксцентричйо к оси корпуса и имеет симметрично расположенные наклонные фиксирующие зубья для взаимодействия со стенкой скважины, направление наклона которых противоположно направлению эксцентриситета опорного элемента, а лопасти выполнены в виде двух ди— аметрально расположенных в плоскости симметрии прямых планок, диаметр рабочей поверхности которых равен диаметру долота, причем значение эксцентриситета Ь определяется иэ выражения поперечная составляющая веса единицы длины корпуса, кг/м; длина устройства, м; 2 модуль упругости, кг/м момент инерции сечений кор4 пуса, м

1184703

Сос тавитель В.Родина

Техред A.Åðàâ÷óê Корректор И. Пожо

Редактор M. Циткина

Заказ 1116/25 Тираж 531 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР ло делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная,4