Ступенчатая компоновка для направленного бурения скважин в анизотропных наклонно-залегающих породах

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 Е 21 В 7/08

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОП И САН И Е И ЗОБ РЕТЕ Н И Я .

Фиг.1

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4752015/03 (22) 25.10.89 (46) 23.01.93. Бюл. М 3 (71) Научно-производственный кооператив

"Техника и организация бурения скважин" (72) В,Д.Поташников и Н.В.Шенгур (56) Яремейчук P.Ñ., Райхерт Л,А.Бурение стволов большого диаметра, М.: Недра, 1979, с.97.

Авторское свидетельство СССР

N1585488,,кл.Е 21 В 7/08, 1984. (54) СТУПЕНЧАТАЯ КОМПОНОВКАДЛЯ НАПРАВЛЕННОГО БУРЕНИЯ СКВАЖИН В

АНИЗОТРОПНЫХ НАКЛОННО-ЗАЛЕГАЮЩИХ ПОРОДАХ (57) Сущность изобретения: компоновка содержит направляющую штангу с долотом 1 и опорно-центрирующим элементом 2.

Штанга состоит из двух частей 3 и 4. С ее.. Ы, 1789637 А1 верхним концом соединен расширитель 5, Элемент 2 установлен на полом штоке 6. На частях 3 и 4 установлены гидроцилиндры 7 и 8, Шток 6 установлен в гидроцилиндрах 7 и 8 с возможностью передачи крутящего момента. В гидроцилиндрах 7 и 9 установлены перегородки 11 и 12 с отверстиями. Их оси смещены относительно соответствующих выходных отверстий концов штока 6, Величины ходов (Л1 и Лг) штока 6 соответственно в гидроцилиндрах 7 и 8 связаны следующим соотношением: Л l/Лг= 1/ 2, где 11 и !г — расстояния от опорного сечения опорно-центрирующего элемента 2 соответственно до рабочих торцов расширителя 5 и долота 1 при минимальном расстоянии между торцами гидроцилиндров 7 и 8. 2 з.п,флы, 2 ил.

1789637

Изобретение относится к буровой технике и может быть использовано для направленного бурения в наклонно-залегающих анизотропных, перемежающихся по твердости породах, Известна ступенчатая компоновка, включающая опережающую часть, состоящую из забойного двигателя с долотом и калибратором в качестве опорно-центрирующего элемента, расширитель и второй калибратор, установленные над опережающей частью.

Наиболее близкой к предложенной по технической сущности и достигаемому эффекту является ступенчатая компоновка для направленного бурения скважин в анизотропных наклонно залегающих породах, включающая направляющую штангу с долотом и опорно-центрирующим элементом и расширитель, соединенный с верхним концом направляющей штанги.

Недостатком данной ступенчатой компоновки является то, что она не содержит механизма позволяющего регулировать величину осевой нагрузки на породоразрушающий инструмент в процессе бурения, что снижает надежность компоновки при бурении анизотропных перемежающихся по твердости пород.

Целью изобретения является повышение надежности работы ступенчатой компоновки за счет регулирования нагрузки на долото, Поставленная цель достигается тем, что ступенчатая компоновка для направленного бурения скважин в анизотропных наклонно-залегающих породах, включающая направляющую штангу с долотом и опорноцентрирующим элементом и расширитель, соединенный с верхним концом направляющей штанги, снабжена двумя гидроцилиндрами с общим полым штоком, связанным с ними с возможностью передачи крутящего момента от одного гидроцилиндра к другому, причем направляющая штанга выполнена из двух частей, каждая из которых соединена с одним из гидроцилиндров, а опорно-центрирующий элемент установлен на полом штоке.

Кроме этого гидроцилиндры выполнены с перегородками, имеющими отверстия, оси которых смещены относительно осей выходных отверстий соответствующих концов полого штока, При этом отношение величин ходов полого штока в гидроцилиндрах со стороны расширителя и долота прямо пропорционально отношению расстояний от опорного сечения опорно-центрирующего элемента до рабочих торцов расширителя и долота, 5

На фиг.1 показан общий вид ступенчатой компоновки; на фиг,2 — полый шток с опорно-центрирующим элементом и гидроцилиндры, продольный разрез, Ступенчатая компоновка для направленного бурения скважин в анизотропных наклонно-залегающих породах включает в себя направляющую штангу с долотом 1 и опорно-центрирующим элементом 2. Направляющая штанга состоит из верхней 3 и нижней 4 частей. С верхним концом направляющей штанги соединен расширитель 5, Опорно-центрирующий элемент 2 установлен на полом штоке 6, концы которого размещены в верхнем 7 и нижнем 8 гидроцилиндрах и соединены с ними с возможностью передачи крутящего момента от одного гидроцилиндра к другому за счет выполнения верхней и нижней частей полого штока и соединенных с ним концов гидроцилиндров 7 и 8 с поперечным сечением в форме квадрата 9. При этом оси выходных отверстий штока 6 и перегородок 11 и 12 соответственно гидроцилиндров 7 и 8 ñìåщены относительно друг друга.

Ступенчатая компоновка при направленном бурении скважин в анизотропных, наклонно-залегающих и перемежающихся по твердости породах работает следующим образом.

Заданное направление бурения обеспечивается за счет компенсации отклоняющей силы на долоте 1, возникающей при разрушении анизотропной породы вооружением долота 1, аналогичной силой, возникающей на расширителе 5, которая действует в том же направлении, что и отклоняющая силы на долоте 1. Но благодаря наличию опорно-центрирующего элемента 2, отклоняющая сила, приложенная к расширителю 5, создает опрокидывающий момент, действующий на направляющую штангу в направлении противоположном действию момента от аналогичной отклоняющей силы, приложенной к долоту 1, а поскольку отношение величин ходов концов штока 6 в гидроцилиндрах 7 и 8 прямо пропорционально отношению расстояний от опорного сечения опорно-центрирующего элемента 2 до рабочих торцев расширителя 5 и долота 1, к которым приложены упомянутые отклоняющие силы, то величина результирующего опрокидывающего момента, действующего на направляющую штангу компоновки, будет в процессе бурения сохраняться постоянной.

При бурении перемежающихся по твердости анизотропных пород поддерживают режим осевой нагрузки и расход промывочной жидкости, обеспечивающие положение

1789637

50

55 гидроцилиндров 7 и 8 у соответствующих концов полого штока 6. В таком положении осевая нагрузка на долото 1 ограничена величиной, равной произведению давления промывочной жидкости в гидроцилиндрах и эффективной площади, размещенных в них концов штока 6. А осевая нагрузка на расширитель 5 определяется как разность между осевой нагрузкой, действующей на ступенчатую компоновку и осевой нагрузкой, воспринимаемой долотом 1.

При разбуривании долотом 1 более твердых пород его механическая скорость становится меньше, чем механическая скорость расширителя 5, что приводит к сближению торцев концов штока 6 с соответствующими перегородками 11 и 12, что приводит к перекрытию проходного канала, так как оси выходных отверстий штока 6 и перегородок 11 и 12 смещены относительно друг друга и соответствующему росту давления промывочной жидкости в стояке на усФормула изобретения

1, Ступенчатая компоновка для направленного бурения скважин в анизотропных наклонно-залегающих. породах, включающая направляющую штангу с долотом и опорно-центрирующим элементом и расширитель, соединенный с верхним концом направляющей штанги, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности работы за счет регулирования нагрузки на долото, она снабжена двумя гидроцилиндрами с общим полым штоком, связанным с ними с возможностью передачи крутящего момента от одного гидроцилиндра к другому, причем направляющая штанга выполнена из двух частей, каждая из которых тье скважины. В случае упомянутого увеличения давления искусственно уменьшают осевую нагрузку на инструмент, ограничивая его подачу, тем самым создаются усло5 вия, при которых гидроцилиндры 7 и 8 перемещаются в крайние положения на концах штока 6 за счет углубления опережающего ствола скважины долотом 1. Затем осевую нагрузку на компоновку снова уве10 личивают, обеспечивая бурение скважины с одновременным ее расширением расширителем 5.

Таким образом, заявленная совокупность признаков обеспечивает в процессе

15 бурения поддержание постоянной величину результирующего опрокидывающего момента, действующего на направляющую штангу компоновки, а также повышение надежности компоновки за счет

20 регулирования нагрузки на долото при разбуривании перемежающихся по твердости пород. соединена с одним из гидроцилиндров, а опорно-центрирующий элемент установлен

30 на полом штоке.

2. Компоновка по п.1, о тл и ч а ю щ ая с я тем, что гидроцилиндры выполнены с перегородками, имеющими отверстия, оси которых смещены относительно осей вы35 ходных отверстий соответствующих концов штока.

3, Компоновка по пп,1 и 2, о т л и ч а ющ а я с я тем, что отношение величин ходов штока в гидроцилиндрах со стороны расши40 рителя и долота прямо пропорционально отношению расстояний от опорного сечения опорно-центрирующего элемента до рабочих торцов расширителя и долота, 1789637

Составитель В, Поташников

Техред М,Моргентал Корректор С. Пекарь

Редактор Н. Коляда

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

Заказ 333 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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