Отклонитель

 

Изобретение относится к бурению скважины и предназна чено для проводки ее искривленного участка. Цель - повышение надежности работы. Отклонитель содержит корпус 1, породоразрушающий инструмент (ПИ) 13, составной вал, отклоняющую втулку 10 и узел отклонения. Вал состоит из связанных шарниром верхней 6 и нижней 7 частей. На последней установлена с возможностью вращения отклоняющая втулка 10 с рабочими элементами . Узел отклонения выполнен в виде симметрично расположенных с диаметрально противоположных сторон корпуса 1 двух рядов криволинейных прорезей 2, 3. Рабочие элементы выполнены в виде расположенных с диаметрально противоположных сторон отклоняющей втулки 10 двух пар пальцев 11, 12. Каждый из пальцев 11, 12 размещен в криволинейной прорези 2, 3. Ось последней расположена по дуге окружности с общим центром на перпендикуляре коси ПИ 13. После закрепления корпуса 1 в скважине осуществляют бурение При углублении скважины пальцы 11, 12 перемещаются в криволинейных прорезях 2, 3, а ПИ 13 перемещается по дуге окружности 4 ил. 00 с

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (и)5 Е 21 В 7/04

ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР. ° т г,"Фя ф

Ы " в Ьвтатнвгт :а21т в!

;Н /.:).Цт I "" 4ф" g

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4756422/03 (22) 09.11.89 (46) 30,11.91. Бюл. ¹ 44 (71) Забайкальский комплексный научно-исследовательский институт Министерства геологии СССР (72) P.Á,Çàêèåâ (53) 622.243.2 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 348714, кл. Е 21 В 7/04, 1966.

Авторское свидетельство СССР

¹ 1399444, кл. Е 21 В 7/04, 1985. (54) ОТКЛОНИТЕЛЬ (57) Изобретение относится к бурению сква-, жины и предназначено для проводки ее искривленного участка, Цель — повышение надежности работы, Отклонитель содержит корпус 1, породоразрушающий инструмент (ПИ) 13, составной вал, отклоняющую втулку

10 и узел отклонения. Вал состоит из связан...Изобретение относится к бурению скважин,- а именно к устройствам для отклонения"породоразрушающего инструмента в устройствах периодического действия для

/ изменения направления скважин.

Цель изобретения — повышение надежности работы.

На фиг, 1 изображен отклонитель; на фиг. 2 — то же, продольный разрез; на фиг. 3 — сечение А-А на фиг; 2; на фиг. 4 — кинематическая схема отклонителя.

Отклонитель содержит корпус 1 с выполненнымй в нем двумя рядами криволинейных прорезей 2 и 3, расположенных симметрично, причем пб крайней мере одна из них (на фиг.1: —, обе) имеет наклон к оси корпуса 1, и центраторами 4 на наружной поверхности корпуса 1 в месте выполнения

„„ „„ 1694840 А1 ных шарниром верхней 6 и нижней 7 частей.

На последней установлена с возможностью вращения отклоняющая втулка10с рабочими элементами. Узел отклонения выполнен в виде симметрично расположенных с диаметрально противоположных сторон корпуса 1.двух рядов криволинейных прорезей 2, 3. Рабочие элементы выполнены в виде расположенных с диаметрально противоположных сторон отклоняющей втулки 10 двух пар пальцев 11, 12. Каждый из пальцев 11, 12 размещен в криволинейной прорези 2, 3.

Ось последней расположена по дуге окружности с общим центром на перпендикуляре к оси ПИ 13. После закрепления корпуса 1 в скважине осуществляют бурение. При углублении скважины пальцы 11, 12 перемещаются в криволинейных прорезях 2, 3, а

ПИ 13 перемещается по дуге окружности. 4 ил. криволинейных прорезей 2 и 3. Во внутренней полости корпуса 1 (фиг. 2) расположены соединительный шарнир 5 и вал, состоящий 0 из двух частей — верхней 6 и нижней 7. К.) связанных между собой шарниром 8. На нижней части вала 7 на подшипниковых Q() опорах 9 установлена отклоняющая втулка ф

10, снабженная жестко соединенными с ней двумя парами расположенных диаметрально противоповожно панацее 11 и 12 (фиг. 3). ) И диаметр которых соответствует ширине а криволинейных прорезей 2 и 3, для взаимодействия с последними. С нижней частью

- вала 7 соединен породоразрушающий инструмент 13.

Криволинейные прорези 2, 3 корпуса 1 выполнены таким образом, что их оси представляют собой дугиокружностей с общим

1694840

4 центром кривизны на перпендикуляре к оси породоразрушающего инструмента 13, а радиусы кривизны определяются в соответствии с выражениями

R2 = Ra + 1.2 где R>, Rz — радиусы кривизны осей первой

2 и второй 3 пары продольных прорезей 10 корпуса,м;

Rp — проектный радиус траектории перемещения породоразрушающего инструмента 13, м;

L1, (г — расстояния от торца породораз- 15 рушающего инструмента 13 до первой 11 и второй 12 пары пальцев отклоняющей втулки.

Корпус 1 отклонителя соединяется с корпусом 14 снаряда направленного бурения (не 20 показан), а его вал через соединительный шарнир 5 — с ведущей штангой 15 снаряда.

Для уменьшения жесткости корпуса 1 отклонителя на изгиб он может быть выполнен с поперечными прорезями 16. 25

Отклонитель работает следующим образом.

Корпус 1 отклонителя соединяют, корпусом 14 снаряда направленного бурения, а вал 6 отклонителя через соединительный 30 шарнир 5 — с ведущей штангой 15 снаряда.

Компоновка, включающая отклонитель и снаряд направленного бурения, спускается в скважину, ориентируется одним из известных способов и фиксируется в 35 скважине. После этого создаются необходимые режимные параметры и производится бурение скважины. В процессе углубления скважины валы 6 и 7 с установленной на последнем отклоняющей втулкой 10 пере- 40 мещаются вниз, а корпус 1 удерживается в зафиксированном положении снарядом направленного бурения. При этом за счет взаимодействия пальцев 11 и 12 с криволинейными прорезями 2 и 3 корпуса 1 породо- 45 разрушающий инструмент 13 будет перемещаться по дуге окружности с расчетным радиусом кривизны, а части вала 6 и 7 будут наклоняться к оси корпуса в местах их соединений шарнирами 5 и 8, Траектория 50 йеремещения частей вала отклонителя и породоразрушаЮщего инструмента 13 при искривлении скважины с постоянным радиусом кривизны R и обеспечением условий асимметричного искривления ее ствола 55 показана на фиг. 4, где положение АДЕ соответствует их первональному транспортному положению, а положение А101Е1— промежуточному положению при искривлении скважины, определяемому в соответствии с принципом виртуальных перемещений следующим образом. Как известно, при асимметричном искривлении скавжин с постоянным радиусом кривизны центр породоразрушающего инструмента 13 (точка А) должен перемещаться по дуге данного радиуса кривизны Ro, причем центр кривизны (точка О) должен находиться в плоскости, проходящей через торец породоразрушающего инструмента 13, следовательно, мгновенный радиус кривизны. проведенный через его центр (точка А), всегда должен быть перпендикулярен его оси и, соответственно, оси нижней части 7 вала отклонителя, Таким образом, треугольники ОА181 и

ОА1С1, где точки В1 и С соответствуют положению пальцев 11 и 12 отклоняющей втулки 10 в любой момент процесса искривления скважины, должны быть прямоугольными треугольниками. Следовательно, учитывая, что расстояния от пальцев 11 и 12 до торца. породоразрушающего инструмента 13 L< и

Lz постоянны, траектория перемещения точек В и С (пальцев 11 и 12 отклоняющей втулки), задаваемая криволинейными прорезями 2, 3 корпуса, должна представлять собой дуги окружностей с центром в .точке

О, а их радиусы определяются из треугольников ОА1В1 и OAiC>. При этом центр шарнира 8 (точка 0), соединяющего части 6 и 7 вала отклонителя, также перемещается по дуге окружности, э центр соединительного шарнира 5 (точка Е) — вдоль оси корпуса 1 отклонителя, Возникающие при бурении скважины, например, вследствие перемежаемости горных пород поперечные нагрузки воспринимаются пальцами 11 и 12 и корпусом 1, благодаря чему устраняется действие поперечных нагрузок на части вала 6 и 7 и шарниры 5 и 8, что повышает надежность устройства, Центраторы 4 обеспечивают центрирование корпуса 1 в скважине и устраняют таким образом влияние возможных его деформаций и перекосов на результаты искривления скважин, После отбуривания скважины на длину продольных прорезей 2 и 3 отклонитель и снаряд направленного бурения переводится в транспортное положение.

При необходимости дальнейшего углубления.и искривления ствола скважины бурение осуществляется в описанной выше последовательности, При этом корпус 1 за счет поперечных прорезей 16 легко вписывается в искривленный ствол скважины.

После углубления скважины на требуемую величину отклонитель и снаряд направ1694840 ленного бурения извлекаются на поверхНОСТЬ. .Формула изобретения

Отклонитель, включающий корпус с опорными элементами на наружной поверхности, породоразрушающий инструмент, расположенный в корпусе вал из двух связанных шарниром верхней и нижней частей, установленная на последней с возможностью вращения отклоняющая втулка с рабочими элементами, узел отклонения, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности в работе, узел отклонения выполнен в виде симметрично расположенных с диаметрально противоположных сторон корпуса двух рядов криволинейных прорезей, а рабочие элементы отклоняющей втулки — в виде расположенных с диаметрально противоположных ее сторон двух пар пальцев. каждый из которых установлен B криволинейной прорези корпуса, причем ось последней расположена по дуге окружности с общим центром на перпендикуляре к оси породоразрушающе5 го инструмента, а радиус окружности выбирается из соотношения

10 где R< — проектный радиус траектории перемещения породоразрушающего инструмента, м;

R>g — радиусы кривизны прорезей корпуса первого и второго ряда соответствен15 но,м;

L1,2- расстояние от торца породоразрушающего инструмента до первой и второй пары пальцев отклоняющей втулки соответственно, м.

1694840

Составитель В.Родина

Техред М.Моргентал, Корректор M.Màêñèìèøèíeö

Редактор М. Циткина

Производственно-издательский комбинат "Патент". г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 4140 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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