Шпиндель турбобура

 

Использование: в забойных двигателях для бурения скважин. Сущность изобретения: шпиндель турбобура содержит корпус, вал с центральным отверстием, осевые и радиальные опоры, опорно-центрирующий элемент и дополнительную радиальную опору. Нижний торец радиальной опоры размещен с нижним торцем опорно-центрирующего элемента на одном уровне, а нижний торец вала выступает за нижний торец опорно-центрирующего элемента на величину, не превышающую допустимый износ осевых опор. Кроме того, на валу и в опорно-центрирующем элементе выполнены соосные радиальные отверстия для размещения стопорного элемента. 1 з.п.ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к горному делу, конкретно к устройствам для бурения скважин.

Стабилизация зенитного угла и азимута на прямолинейных участках ввиду их большой протяженности является одной из актуальнейших задач при бурении наклонных и горизонтальных скважин. Это достигается применением специальных устройств-стабилизаторов, устанавливаемых на корпусе турбобура, и специальных компоновок бурильного инструмента.

Известен шпиндель турбобура, содержащий корпус, вал с центральным отверстием, осевые и радиальные опоры, закрепленные на валу посредством соединительной муфты с окнами для пропуска промывочной жидкости через центральное отверстие вала к долоту [1] Недостатком этого шпинделя является то, что его нельзя использовать без определенных усовершенствований для стабилизации параметров кривизны при бурении наклонных и горизонтальных скважин.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является шпиндель [2] Он содержит вал с центральным отверстием, осевые и радиальные опоры, закрепленные на валу посредством соединительной муфты. Отличительной особенностью этого шпинделя является то, что с целью снижения влияния величины радиального люфта на параметры кривизны, он оснащен дополнительной радиальной опорой. Основным недостатком этого шпинделя является то, что вылет долота (расстояние от забоя скважины до опорно-центрирующего элемента) не меньше, чем у известных шпинделей турбобуров.

Предлагается шпиндель турбобура, устраняющий указанные недостатки. Отличительными особенностями предлагаемого шпинделя являются следующие элементы новизны: радиальная опора смонтирована в самой нижней части опорно-центрирующего элемента, вал шпинделя выступает за пределы опорно-центрирующего элемента на величину не превышающую допустимый износ осевых опор, для стопорения вала шпинделя против проворачивания во время смены долота применяется специальное стопорное устройство.

Благодаря отличительным особенностям предлагаемый шпиндель турбобура позволяет удерживать параметры кривизны в заданных пределах и бурить наклонные и горизонтальные скважины без исправительных работ.

Цель изобретения повышение технико-экономических показателей бурения скважин.

Это достигается тем, что нижний торец радиальной опоры размещен с нижним торцем опорно-центрирующего элемента на одном уровне, а нижний торец вала выступает за нижний торец опорно-центрирующего элемента на величину, не превышающую допустимый износ осевых опор, а на валу и в опорно-центрирующем элементе выполнены соосные радиальные отверстия для размещения стопорного элемента.

На фиг.1 приведена принципиальная схема предлагаемого шпинделя; на фиг.2 схема стопорения вала шпинделя (разрез А-А и Б-Б).

Шпиндель турбобура состоит из опорно-центрирующего элемента 1 с радиальной опорой 2 и сквозным отверстием 3, вала 4 с глухим отверстием 5. На схеме также показаны корпус шпинделя 6, долото 7, стопорное устройство 8, каналы 9 для прохода промывочной жидкости; х вылет долота, в величина допустимого износа осевой опоры шпинделя.

Предлагаемый шпиндель работает следующим образом. Шпиндель по принятой технологии соединяется с нижней секцией турбобура, на корпус опорно-центрирующего элемента 1 устанавливается стопорное устройство 8, которое предотвращает проворот вала шпинделя 4 относительно корпуса 6. Затем производят наворот долота 7 на вал шпинделя 4. В таком виде турбобур с шпинделем и долотом 7 на бурильных трубах опускается в интервал бурения. В процессе бурения под действием осевой нагрузки и вращения долота 7 происходит углубление скважины, где удаление разбуренной породы из зоны работы долота осуществляет поток промывочной жидкости через каналы 9. Общеизвестно, что, чем больше вылет долота х, тем больше возможность отклонения долота от оси скважины и наоборот. Поскольку в предлагаемом шпинделе вылет долота х минимально возможный, то и влияние радиального зазора в опоре на параметры кривизны будет минимальным. Этим достигается бурение скважины в заданном направлении без исправительных работ. После сработки долота 7 турбобур поднимается на поверхность для его замены. Как только сработка осевых опор достигает допустимой величины в шпиндель меняется на запасной.

На фиг. 3 приведена принципиальная схема расположения оборудования и вспомогательного инструмента при смене долота по принятой технологии; на фиг.4 то же, при условии применения предлагаемого шпинделя турбобура.

По принятой технологии смена долота 7 осуществляется следующим образом. В ротор 10 буровой установки вставляется приспособление 11 для смены долота, внутрь которого опускается и стопорится от проворота долото 7, вал шпинделя 4 соединяется с долотом 7. Поскольку вал шпинделя 4 выступает за пределы опорно-центрирующего элемента 1 на 500-700 мм, то установка машинного ключа не вызывает проблем.

В предлагаемом шпинделе вал 4 за пределы опорно-центрирующего элемента 1 выступает всего лишь на 8-15 мм, поэтому по принятой технологии застопорить машинным ключом 1 вал 4 не представляется возможным. Стопорение вала шпинделем 4 относительно корпуса 6 достигается стопорным устройством 8, а стопорение турбобура относительно ротора 10 буровой установки машинным ключом 12, установленным выше стопорного устройства 8. В обеих случаях вращение ротора 10 в ту или другую сторону осуществляется отворот или заворот долота 7.

Формула изобретения

1. ШПИНДЕЛЬ ТУРБОБУРА, включающий корпус, вал с центральным отверстием, осевые и радиальные опоры, опорно-центрирующий элемент и дополнительную радиальную опору, отличающийся тем, что нижний торец радиальной опоры размещен с нижним торцом опорно-центрирующего элемента на одном уровне, а нижний торец вала вытупает за нижний торец опорно-центрирующего элемента на величину, не превышающую допустимый износ осевых опор.

2. Шпиндель по п.1, отличающийся тем, что на валу и в опорно-центрирующем элементе выполнены соосные радиальные отверстия для стопорного элемента.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4