Отклонитель для бурения наклонных скважин

Отклонитель для наклонно-направленного и горизонтального бурения скважин

Использование: при бурении наклонно-направленных и горизонтальных скважин. Сущность изобретения: отклонитель содержит два опорных узла с выдвижными опорными колодками, гидравлическими камерами и клапанами. Между опорными узлами свободно установлена втулка, реагирующая на положение отклонителя в скважине. Втулка имеет подпружиненные золотники, соединенные с ней телескопическими поводками, установленными с возможностью взаимодействия с клапанами гидрокамер. Последние могут быть установлены с возможностью поворота в плоскости, перпендикулярной оси корпуса. Отклонитель может иметь поворотное кольцо со шлангами для связи клапанов с гидрокамерами нижнего опорного узла. Втулка, реагирующая на положение отклонителя в скважине, может иметь установленные по ее внутреннему и/или наружному диаметру опорные ролики. Отклонитель может быть соединен с бурильными трубами или валом забойного двигателя шарнирным узлом. 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин, а именно к техническим средствам управления траекторией стволов наклонно-направленных и горизонтальных скважин.

Известен отклонитель для бурения направленных скважин, содержащий корпус, установленный в нем вал и расположенные по окружности корпуса гидрокамеры с опорными элементами [1] Недостатком известного отклонителя является низкая интенсивность набора кривизны и отсутствие в его конструкции механизма контроля за траекторией скважины при углах наклона ствола скважины, близких к горизонтали. Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является отклонитель для наклонно-направленного бурения скважин, включающий вал, корпус, установленные на нем друг под другом два опорных узла с гидравлическими камерами, поршнями и выдвижными опорными колодками, расположенный между опорными узлами узел управления опорными колодками и переводники для соединения отклонителя с элементами бурильной колонны [2] Недостаток известного отклонителя заключается в том, что он не обеспечивает проводку ствола скважин с малыми радиусами искривления и не может быть использован для исправления кривизны в вертикальных скважинах, а также при забуривании новых стволов в аварийных скважинах. Задачей изобретения является расширение технологических возможностей отклонителя за счет проводки стволов скважин с большими углами отхода от вертикали, а также стволов горизонтальных скважин. На фиг. 1 показан отклонитель с частичным продольным разрезом; на фиг.2 разрез по А-А на фиг.1; на фиг.3 узел управления отклонителями. Отклонитель для наклонно-направленного и горизонтального бурения содержит вал 1, соединенный через переводники 2 и 3 с колонной бурильных труб или валом забойного двигателя и долотом. Вал 1 установлен внутри разъемного корпуса 4 на подшипниках 5, 6 и 7. На корпус 4 с обеих сторон навинчены муфты 8 и 9, а также установлены друг под другом два опорных узла, содержащие направляющие планки 10, между которыми расположены гидрокамеры 11 с клапанами и выдвижными опорными колодками 12. На корпусе 4 между опорными узлами на упорных кольцах 13 и 14 закреплен кожух 15, образующий с корпусом 4 кольцевую полость, в которой расположен узел управления выдвижными колодками 12, содержащий элемент, реагирующий на положение отклонителя в скважине, выполненный в виде втулки 16, которая свободно установлена в кольцевой полости корпуса и имеет по концам телескопические поводки 17 с регулировочными втулками 18. Телескопические поводки 17 соединены с золотниками 19. Золотники 19 подпружинены относительно втулки 16. Ввод промывочной жидкости в гидрокамеры производится через клапаны, которые выполнены в виде штуцеров 20 с эксцентрично расположенными отверстиями. Втулка 16 установлена с возможностью взаимодействия ее золотников 19 со штуцерами 20. Из гидрокамер жидкость постоянно вытекает через жиклеры 21, диаметр отверстий в которых в 4-5 раз меньше диаметров отверстий штуцеров 20. Штуцеры 20 установлены с возможностью их поворота в плоскости, перпендикулярной оси корпуса, для обеспечения смещения их входных отверстий к внутренней или наружной стенке кольцевой полости корпуса. Отклонитель может быть снабжен поворотным кольцом 22 со шлангами 23 для связи нижнего золотника втулки 16 с гидрокамерами нижнего опорного узла. Втулка 16 может иметь установленные по ее наружному или внутреннему диаметру опорные ролики 24. Из канала вала 1 промывочная жидкость поступает в полость корпуса через фильтр 25 и радиальные отверстия 26 и 27 соответственно вала 1 и корпуса 4. Отклонитель работает следующим образом. После того, как набран угол наклона ствола скважины не менее 10^о, другими отклонителями в компоновку низа бурильной колонны включается данный отклонитель для интенсивного набора угла искривления, перевода скважины в горизонтальное направление и дальнейшего бурения горизонтального участка. Производится настройка узла управления отклонителя в зависимости от расчетной траектории ствола скважины. При наборе или уменьшении угла наклона ствола скважины длина поводков 17 регулировочными втулками 18 устанавливается такой, чтобы золотники 9 касались штуцеров 20 обеих опорных узлов. В этом случае работают оба золотника одновременно. Для уменьшения кривизны входные отверстия нижних штуцеров 20 поворачиваются к наружной стенке полости корпуса 4, а входные отверстия верхних штуцеров 20 поворачиваются к внутренней стенке полости корпуса 4. Опорные колодки 11 двух опорных узлов будут разворачивать устройство на выравнивание ствола скважины к вертикали. Если необходимо набрать кривизну ствола скважины, штуцера 20 в нижнем опорном узле повернут отверстиями к внутренней стенке полости корпуса, а в верхнем опорном узле к наружной. При необходимости изменения направления ствола скважины в пространстве или в горизонтальной плоскости на соответствующий угол поворачивается кольцо 22. Для отключения отклонителя от работы без подъема бурильной колонны нужно изъять из полости вала фильтр 25 и бросить в колонну трубку такой же формы только без боковых отверстий. Для увеличения интенсивности набора угла искривления ствола скважины бурильные трубы или вал забойного двигателя могут связываться с валом отклонителя шарнирным соединением. При подходе забоя скважины к горизонтальному участку, на котором необходимо стабилизировать горизонтальное направление ствола скважины, поводки 17 укорачиваются до отрыва верхнего золотника втулки 16 от штуцеров 20 верхнего опорного узла; при такой установке в работе по изменению угла наклона ствола будет работать только нижний опорный узел, увеличивая угол наклона ствола скважины к горизонту, при этом входные отверстия штуцеров 20 должны быть приближены к наружной стенке полости корпуса. На верхнем опорном узле все отверстия гидрокамер будут открыты и все опорные колодки будут равномерно касаться стенок скважины, то есть верхний опорный узел будет работать как центратор. Как только ствол скважины выйдет на горизонталь и забой начнет подниматься по восстающей линии, втулка 16 с нижним золотником откатятся от штуцеров нижнего (ближнего к долоту) опорного узла до соприкосновения верхнего золотника (дальнего от долота) со штуцерами верхнего (дальнего от долота) опорного пояса (узла). Передний узел опор начнет работать как центратор, так как все каналы в гидрокамеры откроются, а во втором (от долота) узле опор отключаются верхние опорные колодки (в этом узле штуцеры входными каналами приближены к внутренней стенке кольцевой полости), а нижние опорные колодки через центратор (передний узел опор) создают усилие на долоте к возврату сбоя к горизонту.

Формула изобретения

1. ОТКЛОНИТЕЛЬ ДЛЯ НАКЛОННО-НАПРАВЛЕННОГО И ГОРИЗОНТАЛЬНОГО БУРЕНИЯ СКВАЖИН, включающий вал, корпус, установленные на нем друг под другом два опорных узла с выдвижными опорными колодками, гидравлическими камерами и клапанами, расположенный между опорными узлами узел управления гидрокамерами, элемент, реагирующий на положение отклонителя в скважине, и переводники для соединения отклонителя с элементами низа бурильной колонны, отличающийся тем, что элемент, реагирующий на положение отклонителя в скважине, выполнен в виде втулки, свободно установленной в полости корпуса между опорными узлами и имеющей по концам золотники, соединенные с ней телескопическими поводками, причем золотники подпружинены относительно втулки и имеют возможность взаимодействия с клапанами гидрокамер, а последние выполнены в виде штуцеров с эксцентричными отверстиями. 2. Отклонитель по п.1, отличающийся тем, что клапаны гидрокамер установлены с возможностью поворота в плоскости, перпендикулярной к оси корпуса. 3. Отклонитель по пп.1 и 2, отличающийся тем, что он снабжен поворотным кольцом со шлангами для связи клапанов с гидрокамерами нижнего опорного узла. 4. Отклонитель по пп.1 3, отличающийся тем, что втулка, реагирующая на положение отклонителя в скважине, имеет установленные по ее внутреннему и/или наружному диаметру опорные ролики. 5. Отклонитель по пп.1 4, отличающийся тем, что вал отклонителя соединен с бурильными трубами или валом забойного двигателя через шарнирный узел.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3

findpatent.ru

Шарнирный отклонитель для бурения наклонно-направленных и горизонтальных скважин

Изобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин и может быть использовано для проводки искривленного ствола скважины, то есть в заданном направлении.

Для осуществления бурения скважины в заданном направлении известны различные устройства. Например, известен соединительный корпус бурового гидравлического двигателя [1] включающий верхнюю, центральную и нижнюю части, стабилизатор, муфту, уплотняющее кольцо, шпонки, поршни, пружину, рычаги, ствол и собачки-ограничители вращения. Соединительный корпус соединяет двигательную и шпиндельную секции гидравлического двигателя таким образом, что угол между продольной осью двигательной секции и шпиндельной секции может быть изменен. Углы верхней и нижней частей корпуса выравнены по продольным осям. Центральная часть имеет два угла по продольной оси. Сумма этих углов равна сумме углов верхней и нижней частей. Верхняя и нижняя части в совокупности друг с другом противодействуют ротации, но могут поворачиваться на 180^о относительно центральной части. При вращении верхней и нижней частей центральная часть закрепляется стабилизатором. Собачки ограничивают относительное вращение между центральной и двумя другими частями корпуса, чтобы она не превышала 180^о. Поршни предотвращают вращение центральной части относительно двух других частей при прокачке рабочей жидкости (бурового раствора) через соединительный корпус. Когда рабочая жидкость не проходит через соединительный корпус, пружина устанавливает поршни в такое положение, когда центральная часть может вращаться относительно других частей. Если углы верхней и нижней частей выравнены (находятся на одной линии) с углами центральной части, соединительный корпус имеет общий угол, равный 30'. Когда углы центральной части выравнены в обратном направлении к углам верхней и нижней частей, углы нейтрализуют друг друга, соединительный корпус находится в прямом положении, то есть можно бурить прямую скважину. Таким образом, данная конструкция позволяет производить бурение наклонных (в заданном направлении) скважин. Однако имеет ограниченный (30') небольшой угол искривления, что не позволяет осуществить высокий темп набора кривизны скважины. Кроме того, соединительный корпус имеет сложную конструкцию и в силу этого трудоемок в изготовлении и не обеспечивает соответствующей надежности в эксплуатации. Известен также узел универсальной муфты для приводного вала забойного двигателя [2] включающий несколько компонентов. Это первая роторная деталь, имеющая продольную ось и наружную трубчатую часть на одном из своих концов. Эта часть концентрически расположена вокруг оси. Вторая роторная деталь имеет вторую продольную ось и внутреннюю трубчатую часть на одном из своих концов. Эта часть также концентрически расположена вокруг оси. Вторая деталь имеет конструкцию, позволяющую вдвигать ее в наружную трубчатую конечную часть первой детали. Первая и вторая роторные детали соответственно соединены с турбинной и шпиндельной секциями забойного двигателя. Для передачи осевых нагрузок между первой и второй деталями служит шарикоподшипник, который обеспечивает шарнирное соединение между первой и второй деталями. Этим соединением обеспечивается ограниченное шарнирное вращение во все стороны одной из деталей относительно второй вокруг точки пересечения продольных осей. Для передачи вращающего момента между наружной и внутренней трубчатыми конечными частями предусмотрены шпонки и прорези. Продольные прорези находятся на одном трубчатом конце частей детали, а шпонки выступают с другого трубчатого конца и вступают в процесс передачи вращающего момента. Шарнирный механизм от попадания рабочей жидкости защищен специальными уплотнениями: одним плавающим и одним неподвижным. Недостатком данного узла универсальной муфты являются сложность конструкции и значительные габариты по длине, что отрицательно влияет на возможность свободного прохождения искривленного двигателя и в целом бурильной колонны через прямой участок скважины. Это, в свою очередь, отрицательно сказывается на темпе набора кривизны скважин. Наиболее близким техническим решением к данному изобретению является отклонитель-турбобур (Забойные двигатели и запасные части. Каталог. М. Недра, 1980, с. 125, рис. 42). Данные турбобуры состоят из турбинной и шпиндельной секций, соединенных между собой жестким кривым отклонителем. Такой отклонитель представляет из себя весьма простую конструкцию. Это искривленный переводник с жестким углом искривления, например, 1^о30''. Недостаток такого отклонителя заключается в том, что жесткий искривленный отклонитель имеет небольшой ограниченный угол кривизны, так как при большом угле кривизны не обеспечивается прохождение забойного двигателя и в целом бурильной колонны через прямолинейный участок скважины. Целью изобретения является возможность увеличения угла наклона скважины (уменьшение радиуса кривизны, особенно при бурении горизонтальных скважин) при свободном прохождении забойного двигателя или бурильной колонны через ее прямолинейный участок, а также повышение надежности работы. В отклонителе шарнирном для бурения наклонно-направленных скважин верхний переводник шарнирно соединен с искривленным переводником с помощью пальцев, закрепленных в верхнем переводнике, для обеспечения поворота искривленного переводника относительно верхнего, причем жесткий угол искривленного переводника и угол поворота переводников относительно друг друга лежат в одной плоскости. Цель достигается посредством того, что наибольший угол искривления шарнирного отклонителя образуется за счет суммы жесткого угла искривленного переводника и угла ограниченного шарнирного поворота верхнего переводника относительно искривленного вокруг пальцев, а при прохождении прямолинейного участка скважины эти углы нейтрализуют друг друга, так как лежат в одной плоскости. Надежность в работе достигается простотой конструкции, состоящей всего из шести деталей, а именно искривленного и верхнего переводников, двух пальцев и уплотнения. На фиг. 1 показан шарнирный отклонитель для бурения наклонно-направленных скважин, общий вид; на фиг. 2 разрез А-А на фиг. 1. Шарнирный отклонитель включает верхний переводник 1, искривленный переводник 2, пальцы 3, уплотнение 4 и втулку 5. Верхний переводник 1 шарнирно соединен с искривленным переводником 2 при помощи пальцев 3. Пальцы 3 жестко установлены в отверстиях верхнего переводника 1, а в отверстиях искривленного переводника 2 с зазором. Во внутренней полости верхнего переводника 1 имеется коническая расточка а. На верхнем конце наружной поверхности искривленного переводника 2 имеется коническая выточка b. Причем искривленный переводник 2 имеет угол искривления За счет наличия зазора между пальцами 3 в отверстиях искривленного переводника 2 и конических поверхностей а и b этот переводник имеет возможность ограниченного шарнирного поворота за угол относительно верхнего переводника 1. Таким образом, общее искривление отклонителя шарнирного составляет сумму углов и Эти углы искривления лежат в одной плоскости. Зазоры между верхним переводником 1 и искривленным переводником 2, а также в месте установки пальцев 3 закрыты уплотнением 4, которое закреплено в расточке верхнего переводника 1 втулкой 5. Шарнирный отклонитель для бурения наклонно-направленных скважин работает следующим образом. Шарнирный отклонитель устанавливается между двигательной и шпиндельной (подшипниковой) секциями забойного гидравлического двигателя или между трубами бурильной колонны (на чертеже не показаны). При спуске колонны жесткий угол искривления искривленного переводника 2 и угол ограниченного шарнирного поворота переводников относительно друг друга нейтрализуются за счет обратного отклонения искривленного переводника 2 относительно верхнего переводника 1 и обеспечивается беспрепятственный спуск колонны через прямолинейный участок скважины. Во время посадки долота на забой (на чертеже не показано) угол искривленного переводника 2 и угол шарнирного соединения поворота переводников относительно друг друга суммируются и тем самым обеспечивается высокая интенсивность набора угла наклона скважины при малом радиусе кривизны. Герметизация от утечки рабочей жидкости через зазоры в шарнирном отклонителе обеспечивается уплотнением 4, которое под давлением рабочей жидкости плотно прижимается к внутренним поверхностями переводников.

Формула изобретения

ШАРНИРНЫЙ ОТКЛОНИТЕЛЬ ДЛЯ БУРЕНИЯ НАКЛОННО-НАПРАВЛЕННЫХ И ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ СКВАЖИН, включающий прямой переводник и искривленный переводник с жестким углом искривления оси, шарнирно соединенный с прямым переводником при помощи пальцев, отличающийся тем, что на переводниках выполнены попарно расположенные цилиндрические и конические контактирующие поверхности, ограничивающие свободный поворот переводников относительно друг друга.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 12.02.2004

Извещение опубликовано: 27.11.2004 БИ: 33/2004

PD4A - Изменение наименования обладателя патента Российской Федерации на изобретение

(73) Новое наименование патентообладателя:Общество с ограниченной ответственностью "ВНИИБТ-Буровой инструмент" (RU)

Извещение опубликовано: 27.04.2006 БИ: 12/2006

findpatent.ru

Ориентирование клина-отклонителя для забуривания боковых стволов скважин.

Один из методов повышения нефтеотдачи месторождений, получивший повсеместное распространение, это восстановление старого фонда скважин, путём бурения боковых стволов из обсадных колонн. Его «привлекательность» во многом определяется простой и эффективной операцией «зарезки» бокового ствола, базирующейся на использовании клина-отклонителя. При правильной ориентации отклоняющей плоскости клина и направления действия отклонителя (НДО), перфорация «окна» в обсадной колонне и последующая «зарезка» бокового ствола будет производиться в проектном направлении. Именно это обстоятельство во многом определяет эффективность клина-отклонителя и его популярность у буровиков.

Поскольку клин-отклонитель устанавливается внутри обсадной колонны, для его ориентации обычно используется гироскопический инклинометр. Отклонение азимута «зарезанного» бокового ствола, хотя и находится в допустимых пределах, но значительно превышает погрешность гироинклинометра. Вместе с тем, простота методики ориентирования клина и «прозрачность» этой операции для всестороннего контроля позволяет уверенно предположить, что неконтролируемое изменение азимута происходит не в процессе ориентирования, а на последующих этапах при неконтролируемом (т.е. в отсутствии измерительных средств) углублении ствола скважины. Тем не менее, поскольку ориентирование является всё же основополагающим этапом, обеспечивающим «попадание» ствола скважины в заданное направление, всестороннее изучение дополнительных факторов, влияние которых может сказаться на результатах ориентирования, представляется важным и актуальным.

На Рис. 1 показан клин-отклонитель; ориентирование производится его поворотом относительно оси бурильной колонны и установки отклоняющей плоскости клина в нужном направлении, т.е. когда проекция оси отклоняющей плоскости на горизонтальную плоскость – НДО, установлено в требуемом (проектном) азимуте - β ндо.

Ориентирование производится при помощи гироинклинометра, спущенного в колонну бурильных труб, и располагающегося непосредственно над клином-отклонителем в специальном «посадочном» переводнике, конструкция которого обеспечивает фиксацию гироинклинометра относительно клина-отклонителя, т.е. исключает их взаимный поворот относительно оси бурильной колонны.

Принцип действия гироинклинометра показан на Рис. 2. Прибор измеряет горизонтальную составляющую угловой скорости вращения Земли – ωгор при помощи двух датчиков со взаимно перпендикулярными осями чувствительности X и Y, расположенными в плоскости, перпендикулярной продольной оси рпус гироинклинометра располагается в «посадочном» переводнике таким образом, что направление оси X совпадает с НДО, то угол β, измеренный гироинклинометром, будет соответствовать азимуту НДО:

tg β = ωY/ωX

(На практике, обычно ось Х сдвинута относительно НДО на некоторый, заранее известный фиксированный угол, который складывается с результатом измерений для определения азимута НДО, однако, для дальнейших рассуждений это несущественно.)

Если ствол скважины в месте установки клина не вертикальный, т.е. имеет небольшой наклон, возможная ошибка измерения азимута НДО будет определяться двумя факторами:

а) ошибка, связанная с дополнительной погрешностью измерительного устройства,

б) ошибка, обусловленная тем, что угол поворота клина в наклонной скважине не совпадает с углом поворота НДО.

Оценим каждую из этих составляющих. Расчетная схема для определения ошибки измерения гироинклинометра, обусловленной невертикальностью, показана на Рис. 3.

Плоскость осей чувствительности X и Y не горизонтальна и наклонена под углом αскв, равным углу наклона скважины. Горизонтальная составляющая, измеренная гироинклинометром ωιгор станет равной:

ωιгор= ωгор х Cos αскв

но поскольку величина αскв мала, то Cos αскв= 1 и ωιгор= ωгор.

Однако, из-за наклона вертикальной оси Z, на плоскость осей Х и Y будет проектироваться вертикальная составляющая угловой скорости вращения Земли – ωверт, а величина её проекции составит:

ωιιгор= ωверт х Sin αскв.

Ошибка измерения будет максимальной, если величина ωιιгор сдвинута относительно ωιгор на 90°, как показано на Рис. 3б.

tg Δ1= (ωверт/ ωгор) х Sin αскв.

Учитывая, что tg Δ1= Δ1, Sin αскв = αскв, ωверт/ ωгор = tg θ,

где θ – широта географической координаты места установки клина-отклонителя, окончательно получим:

Δ1= tg θ х αскв (1)

Таким образом, при углах наклона скважины менее 3-х градусов, для месторождений, расположенных южнее Северного Полярного Круга (θ= 66,5°) максимальная ошибка ориентирования из-за наклона гироинклинометра не превысит 7°, что представляется допустимо малой величиной.

Вторая составляющая возможной ошибки ориентирования не связана с измерительным средством, а является исключительно методической. Расчетная схема для вычисления этой ошибки показана на Рис. 4, где

αскв – наклон ствола скважины (или оси бурильной колонны) в месте установки клина-отклонителя; αкл – угол клина, см. также Рис. 1; αнакл – наклон оси отклоняющей плоскости клина.

Как видно из рисунка, при повороте клина (бурильной колонны) на угол βпов, изменение азимута НДО клина составит угол βНДО≠ βпов; если скважина вертикальная (см. Рис. 1), то эти углы равны. В результате проведённых в соответствии с расчетной схемой Рис. 4 вычислений, была получена формула, связывающая угол поворота клина-отклонителя с изменением азимута НДО:

tg βНДО = (1/ Cos αскв) х [Sin βпов/ (Δ+ Cos βпов)] (2)

где Δ = tg αскв/ tg αкл

Как и должно быть, при αскв = 0, т.е. когда скважина вертикальна, формула (2) вырождается в простое равенство:

βНДО = βпов

Следует обратить внимание, что в формуле (2) угол поворота клина – βпов и азимут НДО – βНДО отсчитываются от направления азимута бурильной колонны.

Оценка возможных ошибок была произведена в соответствии с формулой (2) для клина с αкл= 2,5° в скважинах с различным наклоном - от вертикальной (αскв = 0), до αскв = 2°. Результаты расчетов показаны на графиках Рис.5. Ошибка ориентирования, которая может оцениваться как

Δ2 = βпов - βНДО

достигает максимальных значений при углах поворота 100° - 150°, причём, если при небольших углах наклона скважины – (0,5°- 1°), её максимальное значение не превышает (10° - 15°), то при угле наклона 2° ошибка будет составлять более 60°, что уже весьма существенно.

Например, необходимо забурить боковой ствол в проектном азимуте βНДО = 210°. Методика ориентирования заключается в том, чтобы поворачивая бурильную колонну с укреплённым на ней клином-отклонителем, в соответствии с показаниями гироинклинометра (с учётом имеющихся углов сдвига), установить значение - βНДО = 210°. Предположим, то же задание необходимо выполнить с тем же клином (αкл= 2,5°) в слегка наклонной скважине, например, αскв = 2,4°, азимут которой составляет, например, 60°. Выполняя те же самые действия, мы получим (в соответствии с формулой 2)

βНДО = 130°.

т.е. забуримся на 80° левее по азимуту.

Просто и наглядно ошибка Δ2 описывается круговой диаграммой, представленной на Рис. 6, где величины βпов и βНДО с приемлемой точностью соответствуют формуле 2. Величина ошибки зависит от соотношения между αскв и αкл. Если эти углы малы, то

(αскв / αкл) = Δ

а скважина может считаться вертикальной, если Δ « 1

Для полноты картины необходимо отметить, что невертикальность скважины в месте установки клина-отклонителя, влияет не только на азимут и НДО, но и на угол наклона бокового ствола. Если считать, что НДО определяется углом αнакл – наклоном оси отклоняющей плоскости клина (см. Рис. 1), то в соответствии с расчётной схемой на Рис. 4, его зависимость от угла поворота в невертикальной скважине будет описываться формулой 3:

Sin 2 αнакл = Cos 2 αкл x [(Sin αскв + tg αкл x Cos βпов x Cos αскв)2 + ( tg αкл x Sin βпов)2] (3)

Зависимость угла наклона клина – αнакл от угла поворота – βпов при различных наклонах скважины показана на графиках Рис. 7. Представляется важным тот факт, что угол наклона бокового ствола скважины в месте зарезки может быть весьма мал – например, при βпов>150°-160° и αскв = 2°, угол наклона становится менее 1°. При таких углах наклона скважина становится почти вертикальной и оценивать её азимут (или измерять его) весьма затруднительно.

Рассмотренные в настоящей статье особенности использования клина-отклонителя в невертикальной скважине, целесообразно учитывать как при проектировании бурения боковых стволов, так и при их зарезке с клина-отклонителя.

www.inbur.ru

шарнирный отклонитель для бурения наклонно-направленных и горизонтальных скважин - патент РФ 2054515

Изобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин и может быть использовано для проводки искривленного ствола скважины, то есть в заданном направлении. Сущность изобретения: отклонитель состоит из верхнего переводника и искривленного переводника, пальцев и уплотнения. Искривленный переводник имеет жесткий угол искривления и шарнирно соединен с верхним переводником при помощи пальцев, что обеспечивает дополнительный угол искривления за счет ограниченного проворота искривленного переводника относительно верхнего. Эти углы лежат в одной плоскости. Для ограничения свободного поворота переводников относительно друг друга на них выполнены взаимно контактирующие цилиндрические и конические поверхности. При спуске в скважину через прямолинейный участок углы нейтрализуют друг друга, а при посадке долота на забой складываются и создают большой общий угол искривления отклонителя, тем самым достигается увеличение угла наклона скважины при минимальном радиусе кривизны. Герметизиция от утечки рабочей жидкости через зазоры между верхним переводником и искривленным переводником обеспечивается уплотнением, которое под давлением рабочей жидкости плотно прижимается к внутренним поверхностям переводников. 2 ил. Изобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин и может быть использовано для проводки искривленного ствола скважины, то есть в заданном направлении. Для осуществления бурения скважины в заданном направлении известны различные устройства. Например, известен соединительный корпус бурового гидравлического двигателя [1] включающий верхнюю, центральную и нижнюю части, стабилизатор, муфту, уплотняющее кольцо, шпонки, поршни, пружину, рычаги, ствол и собачки-ограничители вращения. Соединительный корпус соединяет двигательную и шпиндельную секции гидравлического двигателя таким образом, что угол между продольной осью двигательной секции и шпиндельной секции может быть изменен. Углы верхней и нижней частей корпуса выравнены по продольным осям. Центральная часть имеет два угла по продольной оси. Сумма этих углов равна сумме углов верхней и нижней частей. Верхняя и нижняя части в совокупности друг с другом противодействуют ротации, но могут поворачиваться на 180^о относительно центральной части. При вращении верхней и нижней частей центральная часть закрепляется стабилизатором. Собачки ограничивают относительное вращение между центральной и двумя другими частями корпуса, чтобы она не превышала 180^о. Поршни предотвращают вращение центральной части относительно двух других частей при прокачке рабочей жидкости (бурового раствора) через соединительный корпус. Когда рабочая жидкость не проходит через соединительный корпус, пружина устанавливает поршни в такое положение, когда центральная часть может вращаться относительно других частей. Если углы верхней и нижней частей выравнены (находятся на одной линии) с углами центральной части, соединительный корпус имеет общий угол, равный 30". Когда углы центральной части выравнены в обратном направлении к углам верхней и нижней частей, углы нейтрализуют друг друга, соединительный корпус находится в прямом положении, то есть можно бурить прямую скважину. Таким образом, данная конструкция позволяет производить бурение наклонных (в заданном направлении) скважин. Однако имеет ограниченный (30") небольшой угол искривления, что не позволяет осуществить высокий темп набора кривизны скважины. Кроме того, соединительный корпус имеет сложную конструкцию и в силу этого трудоемок в изготовлении и не обеспечивает соответствующей надежности в эксплуатации. Известен также узел универсальной муфты для приводного вала забойного двигателя [2] включающий несколько компонентов. Это первая роторная деталь, имеющая продольную ось и наружную трубчатую часть на одном из своих концов. Эта часть концентрически расположена вокруг оси. Вторая роторная деталь имеет вторую продольную ось и внутреннюю трубчатую часть на одном из своих концов. Эта часть также концентрически расположена вокруг оси. Вторая деталь имеет конструкцию, позволяющую вдвигать ее в наружную трубчатую конечную часть первой детали. Первая и вторая роторные детали соответственно соединены с турбинной и шпиндельной секциями забойного двигателя. Для передачи осевых нагрузок между первой и второй деталями служит шарикоподшипник, который обеспечивает шарнирное соединение между первой и второй деталями. Этим соединением обеспечивается ограниченное шарнирное вращение во все стороны одной из деталей относительно второй вокруг точки пересечения продольных осей. Для передачи вращающего момента между наружной и внутренней трубчатыми конечными частями предусмотрены шпонки и прорези. Продольные прорези находятся на одном трубчатом конце частей детали, а шпонки выступают с другого трубчатого конца и вступают в процесс передачи вращающего момента. Шарнирный механизм от попадания рабочей жидкости защищен специальными уплотнениями: одним плавающим и одним неподвижным. Недостатком данного узла универсальной муфты являются сложность конструкции и значительные габариты по длине, что отрицательно влияет на возможность свободного прохождения искривленного двигателя и в целом бурильной колонны через прямой участок скважины. Это, в свою очередь, отрицательно сказывается на темпе набора кривизны скважин. Наиболее близким техническим решением к данному изобретению является отклонитель-турбобур (Забойные двигатели и запасные части. Каталог. М. Недра, 1980, с. 125, рис. 42). Данные турбобуры состоят из турбинной и шпиндельной секций, соединенных между собой жестким кривым отклонителем. Такой отклонитель представляет из себя весьма простую конструкцию. Это искривленный переводник с жестким углом искривления, например, 1^о30"". Недостаток такого отклонителя заключается в том, что жесткий искривленный отклонитель имеет небольшой ограниченный угол кривизны, так как при большом угле кривизны не обеспечивается прохождение забойного двигателя и в целом бурильной колонны через прямолинейный участок скважины. Целью изобретения является возможность увеличения угла наклона скважины (уменьшение радиуса кривизны, особенно при бурении горизонтальных скважин) при свободном прохождении забойного двигателя или бурильной колонны через ее прямолинейный участок, а также повышение надежности работы. В отклонителе шарнирном для бурения наклонно-направленных скважин верхний переводник шарнирно соединен с искривленным переводником с помощью пальцев, закрепленных в верхнем переводнике, для обеспечения поворота искривленного переводника относительно верхнего, причем жесткий угол искривленного переводника и угол поворота переводников относительно друг друга лежат в одной плоскости. Цель достигается посредством того, что наибольший угол искривления шарнирного отклонителя образуется за счет суммы жесткого угла искривленного переводника и угла ограниченного шарнирного поворота верхнего переводника относительно искривленного вокруг пальцев, а при прохождении прямолинейного участка скважины эти углы нейтрализуют друг друга, так как лежат в одной плоскости. Надежность в работе достигается простотой конструкции, состоящей всего из шести деталей, а именно искривленного и верхнего переводников, двух пальцев и уплотнения. На фиг. 1 показан шарнирный отклонитель для бурения наклонно-направленных скважин, общий вид; на фиг. 2 разрез А-А на фиг. 1. Шарнирный отклонитель включает верхний переводник 1, искривленный переводник 2, пальцы 3, уплотнение 4 и втулку 5. Верхний переводник 1 шарнирно соединен с искривленным переводником 2 при помощи пальцев 3. Пальцы 3 жестко установлены в отверстиях верхнего переводника 1, а в отверстиях искривленного переводника 2 с зазором. Во внутренней полости верхнего переводника 1 имеется коническая расточка а. На верхнем конце наружной поверхности искривленного переводника 2 имеется коническая выточка b. Причем искривленный переводник 2 имеет угол искривления
За счет наличия зазора между пальцами 3 в отверстиях искривленного переводника 2 и конических поверхностей а и b этот переводник имеет возможность ограниченного шарнирного поворота за угол относительно верхнего переводника 1. Таким образом, общее искривление отклонителя шарнирного составляет сумму углов и Эти углы искривления лежат в одной плоскости. Зазоры между верхним переводником 1 и искривленным переводником 2, а также в месте установки пальцев 3 закрыты уплотнением 4, которое закреплено в расточке верхнего переводника 1 втулкой 5. Шарнирный отклонитель для бурения наклонно-направленных скважин работает следующим образом. Шарнирный отклонитель устанавливается между двигательной и шпиндельной (подшипниковой) секциями забойного гидравлического двигателя или между трубами бурильной колонны (на чертеже не показаны). При спуске колонны жесткий угол искривления искривленного переводника 2 и угол ограниченного шарнирного поворота переводников относительно друг друга нейтрализуются за счет обратного отклонения искривленного переводника 2 относительно верхнего переводника 1 и обеспечивается беспрепятственный спуск колонны через прямолинейный участок скважины. Во время посадки долота на забой (на чертеже не показано) угол искривленного переводника 2 и угол шарнирного соединения поворота переводников относительно друг друга суммируются и тем самым обеспечивается высокая интенсивность набора угла наклона скважины при малом радиусе кривизны. Герметизация от утечки рабочей жидкости через зазоры в шарнирном отклонителе обеспечивается уплотнением 4, которое под давлением рабочей жидкости плотно прижимается к внутренним поверхностями переводников.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

www.freepatent.ru

Как бурятся наклонные скважины

Наша компания, как одна из частных "структур жизнеобеспечения", у которой есть государственные контракты с пищевыми и медицинскими учреждениями, продолжит свою работу в штатном режиме!

Сначала определимся, при каком отклонении от вертикали скважина будет наклонной. Для того, чтобы скважина считалась наклонной, так называемый зенитный угол должен превышать 5 градусов. Если угол не превышает указанного значения, то скважина считается условно вертикальной. Дело в том, что все скважины, особенно глубокие, никогда не получаются идеально вертикальными и прямыми, и называются естественно-искривленными.

Наклонное бурение

Отклонение от вертикали может быть естественным и искусственным. К естественным причинам относятся воздействия пробуриваемой породы на буровой инструмент. Геологические слои никогда не бывают равномерны по плотности, неизбежно встречаются валуны, окремненные участки, пустоты, плывуны и т.д. Поэтому независимо от вертикального направления, задаваемого шпинделем буровой колонне, буровые штанги вслед за буровым инструментом отклоняются в сторону.

однозабойное наклонное бурение скважины

Искусственное, принудительное искривление делается различными техническими методами и является управляемым. Наклонно-направленные скважины могут быть однозабойными и многозабойными. Многозабойная скважина характеризуется тем, что на определенной глубине от главного забоя отходят несколько дополнительных. Многозабойное бурение делится на разветвленно-наклонное и разветвленно-горизонтальное.

Где применяется многозабойное бурение?

В основном необходимость использования и развития технологии наклонного и многозабойного бурения связана с повышением эффективности разработки газовых и нефтяных месторождений, а также со снижением финансовых и временных затрат. Благодаря применению наклонного многозабойного бурения с одной буровой установки можно достичь нескольких не связанных между собой участков с залежами полезных ископаемых. Это обойдется дешевле, чем строить буровой комплекс или платформу над каждым из таких участков.

варианты наклонного бурения

В каких случаях используется наклонно-направленное и многозабойное бурение?

в основном наклонное и многозабойное бурение используется в нефтегазовой добыче
при неудобном размещении вскрываемого пласта — под наклонным участком поверхности и другими неровностями рельефа
если на пути бура в глубине возникает какое-либо трудно преодолимое геологическое препятствие
области с повышенным уровнем поглощения промывочного раствора
если вскрываемый пласт расположен под наземным препятствием — жилые и промышленные постройки, водоемы и т.д.
если морская буровая платформа вскрывает пласт под материковой частью
при невозможности отремонтировать вышедшую из строя скважину
вскрыть тонкий продуктивный пласт под определенным углом с целью увеличить зону дренирования
если нужно уменьшить количество скважин
добыча вязкой нефти с большой глубины
нефтяные пласты с низкими коллекторскими свойствами

Способы наклонного бурения

Перечислим основные способы реализации наклонного бурения:

используется естественное влияние характеристик и свойств геологического разреза на процесс бурения — так называемый метод типовых трасс. Применим только в хорошо изученных областях, когда известны направления воздействия породы на буровой инструмент.
для изменения направления бурения используются различные буровые насадки и режимы бурения.

клинья-отклонители для бурения бокового ствола

для отклонения бура в нужное направление применяются отклоняющие клинья и накладки, турбинный отклонитель, кривые переводники и т.д. Все эти механические приспособления создают на буровом долоте отклоняющее усилие или наклон, в результате чего ствол скважин искривляется и меняет направление.

Существующие методы управляемого наклонного бурения учитываются при проектировании наклонно-направленных, многозабойных и многокустовых скважин, когда требуется точное попадание скважины в продуктивный пласт, недостижимый при простом вертикальном бурении. Первоначально забуривание происходит вертикально, затем на заданной глубине происходит отклонение бура в нужную сторону под определенным углом.

Метод кустового бурения

Метод кустового бурения также использует наклонное бурение, но немного отличается от многозабойного, разветвленно-направленного. Если при многозабойном начальный ствол скважины один, то при кустовом бурится сразу несколько стволов, расположенных рядом. Поэтому кустовой способ бурения называется многоствольным.

две кустовые площадки для бурения двух групп наклонных скважин

Ситуации, в которых используется кустовой метод бурения, во многом схожи с теми, при которых востребован многозабойный метод. Кустовое бурение подразделяется на двухствольное последовательное, двухствольное параллельное, трехствольное. Минимальное количество скважин в кусте 2, среднее 25-30, максимальное зафиксированное на сегодняшний день около 70. Выбор вариантов бурения и количество скважин в кусте зависит от природных условий, рельефа, климата и т.д

Отметим некоторые недостатки кустового метода бурения

Повышенный риск пересечения соседних стволов, особенно на начальных вертикальных участках, когда все стволы идут рядом параллельно. Для снижения вероятности пересечения выработок при начале наклонного бурения минимальная разность глубин вертикального бурения соседних стволов не должна быть меньше 50 м. Сложность проведения ремонта близко расположенных скважин. В целях пожарной безопасности все скважины куста должны быть пробурены до начала эксплуатации месторождения, то есть пока бурится последняя скважина все ранее пробуренные должны быть законсервированы. Это снижает эффективность разработки месторождения.

www.biiks.ru

Отклонитель для бурения наклонных скважин

Класс 5а 18 о № 135846

СССР

ДД3 Л.. - вЂ” 1 Л" Р

ollvIcAHvIE изовт етнгия

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Подписная группа И 10

Ю. С. Васильев, С. Л. Залкин и М. С. Онищенко

ОТКЛОНИТЕЛЬ ДЛЯ БУРЕНИЯ НАКЛОННЫХ СКВАЖИН

Заявлено 5 августа 1960 г. за Ко 675729/22 в Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Мпнисгро СССР

Опубликовано в «Бюллетене изобретений» Ne 4 за 1961 г.

Известны устройства для направленного бурения скважин, которые осуществляют набор кривизны путем создания неравномерной нагрузки на забой скважины долотом, расположенным под углом к оси турбобура. Однако такие устройства неприменимы при проводке наклонных скважин малого диаметра (долото Хо 9 и меньше). В этом случае отклоняюшее усилие на долото достигает больших значений и запуск турбобура становится невозможным.

Предлагаемый отклонитель ускоряет набор кривизны скважины путем создания перекоса оси долота относительно оси турбобура. Искривление ствола происходит за счет неравномерного распределения нагрузок в плоскости забоя без усилия перпендикулярного к оси долота, как у известных конструкций.

На чертеже показан предлагаемый отклонитель в общем виде.

Отклонитель состоит из корпуса 1, вала 2 верхней секции, кольца 8 регулирования вала 4 нижней секции, полукольца б, переводника б, опоры 7, пробки 8, шарика 9, уплотнительного кольца 10, втулки 11, кольца 12 и упорного кольца 18.

Отклонитель представляет собой наделку на корпус турбобура, искривленную под необходимым углом а и помещаемую между ниппелем турбобура и корпусом. Вал турбобура выполнен разрезным. Радиальной опорой нижней части вала 4 является ниппель. Вал предохраняется от выпадания набором из двух подпятников, имеющих возможность свободно перемещаться в осевом направлении на величину 2 вЂ” 3 л1л1. Верхний вал 2 опирается на среднюю опору, помещаемую у его нижнего конца, и набор системы подпятников. Передача крутящего момента и осевой нагрузки от одного вала к другому производится при помощи шаровой

IIITbI, соединяемой с валами конусами. Размещение искривленной наделки GJIh4 дoJIoTB обеспечивает HIITE нспвное искрив.1ение cTBQ, IB скважины.

¹ 135846

При запуске турбобура отрезки валов между собой не связаны. В начале прокачки раствора происходит свободный запуск турбобура, при этом нижний отрезок вала и долото неподвижны. После разгона турбины турбобура дается нагрузка на забой, Верхний конус входит в соединение с конусной муфтой шаровой пяты и включает нижний отрезок вала, долото начинает вращаться.

Предмет изобретения

1. Отклонитель для бурения наклонных скважин, снабженный шаровой пятой, о тл и ч а ю щи и с я тем, что, с целью интенсификации набора кривизны скважины, нижняя часть корпуса турбобура соединяется с наделкой, угол искривления которой определяется в зависимости от диаметра долота и турбобура, а также от расстояния торца долота до места искривления.

2. Отклонитель по п. 1, отличающийся тем, что шаровая пята соединяется с валом турбобура при помощи конусных деталей.

3. Отклонитель по пп. 1 и 2, от лича ющи и с я тем, что долото соединяется с конусной муфтой, которая сопрягается с верхним конусным элементом при передаче нагрузки на забой скважины.

Р г

t/2 // О/087

1/7 1

h -,Я

Текред А. Л. Сосина

Редактор Л. М. Струве

Корректор Л. Комарова

Формат бум. 70X108 /tg

Тираж 650

ЦБТИ при Комитете по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Центр, М. Черкасский пер., д. 2/6

Объем 0,17 усл. п. л.

Цена 3 коп.

Подп. к печ 22Х-61 г

Зак. 3 67

Типография ЦБТИ Комитета по делам изобретений н открытий при Совете Министров СССР, Москва, Петровка, 14,

findpatent.ru

Отклонитель для бурения наклонных скважин

ОП ИСАН ИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-вувЂ” (22) Заявлено 12.07.76 (21) 2383703/22-03

Союз Советских

Социалистических >777196

Республик (51) М.Клз Е 21 В 7/08 с присоединением заявки-Государственный комитет (23) П риоритетвЂ” (43) Опубликовано 07.11.80. Бюллетень№ 41 (45) Дата опубликования описания 04.01.81 по делам изобретений и открытий (53) УДК 622,242.2 (088.8) (72) Автор изобретения

П. Н. Григорьев

Сибирский научно-исследовательский институт нефтяной промышленности Министерства нефтяной промышленности СССР (71) Заявитель (54) ОТКЛОНИТЕЛЬ ДЛЯ БУРЕНИЯ

НАКЛО Н НЫХ СКВА)КИ H

Изобретение относится к направленному бурению скважвн.

Известен огклонитель для бурения:наклонных-,направленных скважин забойным двигателем, включающий искривленный корпус и составной вал, сочлененный,шарниром, размещенным в полости обоймы фиксатора (1).

Недостатком известного устройства является недолговечность и сложность его конструкции. Так, прои од ношарнирном выполнении отклонителя шарнир практически .невозможно установить в точке исеривления, что приводит к быстрому износу, Известен отклонитель для бурения наклонных скважин забойным двигателем, ;включающий искривленный корпус, вал, состоящий из верхней и нижней частей, телескопически размещенных относительно друг друга, и шарнир, установленный на верх,нем конце нижней части вала и имеющей шлицевую наружную поверхность со скошенными торцами для взаимодействия с отвесной поверхностью верхней части вала (2). 25

Недостаток известного устройства .заключается в том, что жесткое крепление шарнира,на верхнем конце нижнего вала не всегда обеспечивает размещение шарБира в плоскости искривления корпуса. Это ЗС приводит к повышенному износу шарнира.

Шлицевое вьгполнение .наружной поверхности шарнира, с одной стороны, обеспечивает отклонение последнего лишь в пределах зазора между шлицами шарнира и ответной поверхностью верхнего вала; с дру.гой стороны, наличие этих зазоров приводит к быстрому выходу шлицевого шарнира из строя.

Цель изобретения вЂ” повышение надеж,ности работы отклонителя за счет самоориантации шарнира.

Указанная цель достигается тем, что шарнир установлен .на валу с .возможностью осевого перемещения, имеет квадратное сечение в плоскости, перпендикулярной его оси, а наруясная поверхность шарнира образована пересечением четырех конусных поверхностей, образующие которых совпадают со смежными сторонами квадрата, и двух цилиндрических поверхностей, образующие которых совпадают с параллельными cTopolHBMH квадрата, причем по,верхность верхней части вала, ответная,наружной поверхности шарнира, выполнена в виде квадрата.

На фиг. 1 изображен отклонитель, разрез; на фиг. 2 вЂ” кулачок шарнира, Отклонитель содержит искривленный кор пус 1, проходящий через, него составной

777196 вал, состоящий из телескопичеаки размещенных верхнего ведущего вала 2 и нижнего ведомого 8. На верхнем конце вала 8 с возможностью осевого перемещения установлен шарнир 4. Сечение шарнира в плоскости, перпендикулярной его оси OZ (см. фиг. 2), представляет:квадрат ABCD. Наружная поверхность шарнира образована пересечением четырех конуаных .поверхностей с вершинами А, В, С, D, образующие:которых совпадают со смежными сторонами квадрата (АВ, AD; ВА, ВС; СВ, CD; DC, DA) и двух цилиндрических поверхностей, образующие которых совпадают параллельными сторонами квадрата.

Образующие цилиндрической поверхности осью OY совпадают со сторонами квадрата АВ и CD, а образующие цилиндрической поверхности осью ОХ вЂ” со сторонами AD и ВС.

Вал 2 отклонителя имеет в .нижней част и расточку с квадратным сечением размеще.ния шари.ира 4.

В шарнире 4 по оси О выполнено фигур ное отверстие, напр имер, квадратного сечения. С аналогичным квадратным сечением выполнен конец вала 8.

При установке отклонителя на забой и создании осевой нагрузки шарни|р 4 за счет свободного в осевом:направлениями размещения самоустанавливаечся в месте пересечения осей, валов 2 и 8.

Профильная поверхность, шарнира и

-.расточки нижнего, конца вала 2 обеспечи"вают передачу вращения от ведущего вала

-ведомому и предотвращение заклинивания

1шарнира.

Технико-экономическая эффективность отклонителя заключается в обеапечении надежной его работы длительное;время.

Формула изобретения

Отклонитель для бурения:наклонных скважин забойным двигателем, включающий искривленный корпус, вал, состоящий из верхней и нижней частей, телескопически,размещенных относительно друг друга,,и шарнир, установленный на верхнем конце нижней части вала и имеющий профильную наружную поверхность для взаимодействия с ответной, поверхностью верхней части вала, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности ра боты отклонителя,за счет самоориентации шарнира в плоскости искривления, шарнир установлен на валу с возможностью осевого перемещения, имеет квадратное сечение в плоскости, перпендикулярной его оаи, а,наружная поверхность:шарнира образована лересечением четырех конусных поверхностей, образующие которых совпадают со смежными сторонами квадрата и двух, цилиндрических поверхностей, образующие которых совпадают с параллельными сторонами квадрата, причем поверхность верхней части вала, 30 ответная наружной поверхности шарнира, выполнена в виде, квадрата.

Источники информации, принятые во внимание л ри экспертизе:

Зб 1. Авторское ав идетельство СССР № 247160, кл. Е 21 В 7/08, 15i01.65.

2. Отклонитель 072Ш (чертеж инв. № 40166). М,, ВНИИБТ, 31.01.73 г. (прототип).

777196

Риг. 2

Ф аг 1

Корректор И, Осиповская

Редактор Л. Курасова

Заказ 1620/1568 Изд. № 604 Тираж 626 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Тип. Харьк. фил, пред. «Патент>

Составитель В. Родина

Техред А. Камышникова

„г (9

findpatent.ru

Отклонитель для наклонно-направленного бурения скважин роторным способом

Изобретение относится к области бурения наклонных и горизонтальных скважин, а именно к техническим средствам для направленного искривления ствола скважины при роторном способе бурения. Отклонитель для наклонно-направленного бурения скважин роторным способом включает изогнутый в средней части корпус с опорными элементами по концам, полый вал, состоящий из верхней и нижней секций, долото, узел блокировки полого вала, выполненный в виде установленной в корпусе с возможностью перемещения в осевом направлении подпружиненной муфты с продольным пазом, прорезанным под ориентирующий штифт, и наружными шлицами. Он снабжен запрессованной в корпусе втулкой, выполненной со шлицами для взаимодействия с наружными шлицами подпружиненной муфты. Подпружиненная муфта выполнена с внутренними шлицами для обеспечения зацепления со шлицами полого вала, а верхний торец ее имеет профиль в виде витка левой винтовой поверхности, соединенной с продольным пазом, над которым размещен защитный козырек, предохраняющий ориентирующий штифт от случайного попадания в продольный паз. Длина продольного паза больше длины хода шлицевого соединения подпружиненной муфты с полым валом. Повышается надежность работы устройства. 7 ил.

Известен отклонитель для наклонно-направленного бурения, включающий забойный двигатель, отклоняющий узел и прерыватель связи, предназначенный для исключения влияния реактивного момента забойного двигателя на отклоняющий узел [1]. Прерыватель связи подпружинен относительно забойного двигателя и выполнен с кулачками на торцовой поверхности, а корпус забойного двигателя имеет ответные кулачки, причем боковая поверхность прерывателя связи выполнена профильной (в виде многозаходной спирали или шлицов) и отклоняющий узел имеет ответную ей поверхность.

Недостатком данного устройства является совмещение забойного двигателя и отклонителя, что приводит к усложнению конструкции; не обеспечивает возможность бурения прямолинейных интервалов скважины и не позволяет уменьшить интенсивность искривления скважин в процессе бурения.

Возможен поворот отклоняющего узла в момент запуска забойного двигателя, что может привести к нарушению траектории бурения.

Наиболее близким по технической сущности решением к предлагаемому устройству является отклонитель для наклонно-направленного бурения скважин роторным способом, включающий изогнутый в средней части корпус с опорньми элементами по концам, полый вал, состоящий из верхней и нижней секций, долото, узел блокировки полого вала, выполненный в виде установленной в корпусе с возможностью перемещения в осевом направлении подпружиненной муфты с продольным пазом, прорезанным под ориентирующий штифт, и наружными шлицами [2].

Известное устройство не позволяет осуществлять проводку прямолинейного ствола скважины потому, что когда подпружиненная муфта под действием пружины вернется в исходное положение и войдет в зацепление со стопорным пальцем, то последний будет срезан, т.к. конструктивно не предназначен выдерживать такие усилия. Конструкция не надежна в работе, т.к. при уменьшении давления промывочной жидкости на стояке подпружиненная муфта вернется в исходное положение, корпус полого вала провернется и нарушится ориентация отклонителя на забое.

Задача изобретения заключается в расширении технологических возможностей и повышении надежности работы.

Поставленная задача решается за счет того, что отклонитель для наклонно-направленного бурения скважин роторным способом, включающий изогнутый в средней части корпус с опорными элементами по концам, полый вал, состоящий из верхней и нижней секций, долото, узел блокировки полого вала, выполненный в виде установленной в корпусе с возможностью перемещения в осевом направлении подпружиненной муфты с продольным пазом, прорезанным под ориентирующий штифт, и наружными шлицами, снабжен запрессованной в корпусе втулкой, выполненной со шлицами для взаимодействия с наружными шлицами подпружиненной муфты, при этом подпружиненная муфта выполнена с внутренними шлицами для обеспечения зацепления со шлицами полого вала, а верхний торец ее имеет профиль в виде витка левой винтовой поверхности, соединенной с продольным пазом, над которым размещен защитный козырек, предохраняющий ориентирующий штифт от случайного попадания в продольный паз, причем длина продольного паза больше длины хода шлицевого соединения подпружиненной муфты с полым валом.

На фиг.1 показан общий вид отклонителя для наклонно-направленного бурения роторным способом, на фиг.2 - поперечный разрез по А-А, на фиг.3 - поперечный разрез по Б-Б, на фиг.4 - поперечный разрез В-В, на фиг.5 изображен узел блокировки полого вала, на фиг.6 - подпружиненная муфта с продольным пазом под ориентирующий штифт, на фиг.7 - вид сверху подпружиненной муфты.

Отклонитель включает изогнутый в средней части корпус 1, расположенный в корпусе на осевых 2 и радиальных 3 опорах полый вал 4. Изгиб корпуса 1 обеспечивается за счет искривленного переводника 5. В искривленном переводнике 5 расположен шаровой шарнир 6 полого вала 4. Узел блокировки полого вала 4 состоит из подпружиненной муфты 7, взаимодействующей с пружиной 8, упирающейся в диск 9; подпружиненная муфта 7 имеет прорезанный продольный паз 10 (фиг.5, 6). Поверхность торца подпружиненной муфты 7 выполнена в виде одного витка левой винтовой поверхности (фиг.6), а паз 10, прорезанный под ориентирующий штифт 11, более чем наполовину защищен козырьком 12. Подпружиненная муфта 7 выполнена с внутренними 13 и наружными 14 шлицами. Внутренние шлицы 13 находятся в зацеплении со шлицами 15 полого вала 4 (фиг.5), а наружные шлицы 14 находятся в зацеплении со шлицами втулки 16, запрессованной в корпусе 1 и закрепленной штифтом 17.

Корпус 1 отклонителя (фиг.1) выполнен с опорными элементами 18, 19, 20, армированными твердосплавными зубками 21, 23, 22 (фиг.2, 3, 4).

Полый вал 4 выполнен с верхними 24 и нижними 25 отверстиями для циркуляции промывочной жидкости.

Отклонитель работает следующим образом. К полому валу 4 присоединяют долото 23. На поверхности отклонитель собирают с искривленным переводником 5, обеспечивающим необходимый радиус искривления. Выполнение корпуса в виде двух связанных искривленным переводником секций позволяет решить одновременно две задачи:

- осуществлять искривление ствола скважины при использовании принципа асимметричного разрушения;

- фиксировать отклонитель в прямолинейном стволе за счет упругого изгиба корпуса, а в искривленном стволе скважины за счет совпадения плоскостей изгиба корпуса и скважины.

Перед спуском отклонитель ориентируют в азимутальном направлении или ориентируют его на забое по показаниям телеметрической системы.

В прямолинейном стволе скважины корпус отклонителя сохраняет заданное положение за счет сил трения со стенкой ствола скважины, которые превышают момент сил трения в осевых 2 и радиальных 3 опорах полого вала 4, а также за счет опорных элементов 18, 19, 20, армированных твердосплавными зубками 21, 23, 22, внедряющимися в поверхностный слой стенки скважины. В процессе бурения зависание корпуса отклонителя в скважине исключается, так как отклонитель не содержит выдвижных отклоняющих элементов, которые внедряются в стенку ствола скважины.

После спуска отклонителя на забой, с началом циркуляции промывочной жидкости перед подпружиненной муфтой 7 (фиг.1) создается избыточное давление. Подпружиненная муфта 7, не выходя из зацепления с направляющими шлицами втулки шлицевой 16, запрессованной в корпус 1 и зафиксированной штифтом 17, начинает смещаться вниз по полому валу 4 на расстояние, позволяющее наружным шлицам 14 (фиг.6) подпружиненной муфты 7 выйти из зацепления со шлицами 15 полого вала 4. Ориентирующий штифт 11 выходит из паза 10, в этот момент открываются верхние отверстия 24 полого вала 4 для циркуляции промывочной жидкости, давление падает, что является сигналом для начала бурения. При бурении ориентирующий штифт 11 скользит по торцевой поверхности подпружиненной муфты 7. Для надежной работы кинематической пары подпружиненная муфта 7 - ориентирующий штифт 11 профиль торцевой поверхности выполнен в виде витка левой винтовой поверхности, а паз 10 более чем на половину защищен козырьком 12. Козырек 12, расположенный над пазом 10, предохраняет ориентирующий штифт 11 от случайного попадания в паз 10. Крутящий момент передается через полый вал 4 и шаровой шарнир 6, нагрузка на долото передается через полый вал 4, осевые подшипники 2, корпус отклонителя 1. В искривленном стволе скважины силы трения корпуса со стенкой ствола скважины снижаются из-за уменьшения величины опорных реакций. Одновременно по этой же причине будет уменьшаться момент сил трения в опорах 2, 3 полого вала 4. Фиксирующий момент будет положительным, и корпус будет сохранять свое положение. Наличие опорных элементов, расположенных по концам корпуса 1 отклонителя, и введение третьей точки опоры в средней части корпуса, точке изгиба, увеличивает силы сопротивления проворачиванию отклонителя при бурении. Отклонитель с тремя точками опоры позволяет точнее набирать заданный угол кривизны, так как три жестко связанные опоры определяют радиус искривления окружности. Кроме того, в искривленном стволе корпус отклонителя дополнительно тормозится за счет нормальных сил в направлении искривления. Указанное приведет к повышению устойчивости отклонителя на проектной траектории. Благодаря тому, что длина корпуса отклонителя около 3 метров, на его положение при бурении не оказывают влияние пласты рыхлой породы небольшой мощности.

После окончания бурения искривленного интервала для возвращения подпружиненной муфты 7 в исходное положение выключают циркуляцию промывочной жидкости инструмент начинают проворачивать в обратном направлении, ориентирующий штифт 11 по профилю поверхности торца подпружиненной муфты 7 заходит под козырек 12 напротив паза 10 (фиг.6). Подпружиненная муфта 7 под действием пружины 8 заходит в зацепление со штифтом 11 и далее со шлицами 15 полого вала 4 (фиг.5). Подпружиненная муфта 7 перекрывает верхние отверстия 24 полого вала 4 и открывает нижние отверстия 25 полого вала 4 для циркуляции промывочной жидкости. Подпружиненная муфта 7, находясь в постоянном зацеплении со втулкой 16, теперь вошла и в зацепление с полым валом 4. Благодаря наличию жесткой связи полого вала 4 и корпуса 1 отклонителя можно производить его ориентирование, а также осуществлять шаблонирование и проработку пробуренного интервала. Также можно производить бурение прямолинейного ствола. При этом корпус будет вращаться и скважина сохранит свое направление. Для этого надо подать уменьшенный расход промывочной жидкости, чтобы подпружиненная муфта 7 не смещалась.

Отклонитель для роторного бурения может быть использован для проводки криволинейных интервалов скважины, а также участков стабилизации зенитного угла небольшой протяженности в условиях, где применение двигателя-отклонителя неэффективно или невозможно вообще:

на больших глубинах искривленных скважин;

в пластах с температурой 120 градусов и выше;

при использовании промывочной жидкости с высокой плотностью или аэрированных жидкостей или газа;

в условиях, когда в процессе бурения требуется применение тампонирующих добавок в буровой раствор.

Источники информации

1. SU Авторское свидетельство №1048100, кл. Е 21 В 7/08, 14.02.79 “Отклонитель для наклонно-направленного бурения”.

2. RU Патент №2112128, кл. Е 21 В 7/08, 27.05.98 “Устройство для направленного бурения”.

Формула изобретения

Отклонитель для наклонно-направленного бурения скважин роторным способом, включающий изогнутый в средней части корпус с опорными элементами по концам, полый вал, состоящий из верхней и нижней секций, долото, узел блокировки полого вала, выполненный в виде установленной в корпусе с возможностью перемещения в осевом направлении подпружиненной муфты с продольным пазом, прорезанным под ориентирующий штифт, и наружными шлицами, отличающийся тем, что он снабжен запрессованной в корпусе втулкой, выполненной со шлицами для взаимодействия с наружными шлицами подпружиненной муфты, при этом подпружиненная муфта выполнена с внутренними шлицами для обеспечения зацепления со шлицами полого вала, а верхний торец ее имеет профиль в виде витка левой винтовой поверхности, соединенной с продольным пазом, над которым размещен защитный козырек, предохраняющий ориентирующий штифт от случайного попадания в продольный паз, причем длина продольного паза больше длины хода шлицевого соединения подпружиненной муфты с полым валом.

РИСУНКИРисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7

NF4A Восстановление действия патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение

Дата, с которой действие патента восстановлено: 27.12.2008

Извещение опубликовано: 27.12.2008 БИ: 36/2008

findpatent.ru

Отклонитель для бурения наклонно направленных скважин забойным двигателем

Изобретение относится к буровой технике, м.б. использовано для проводки искривленных участков ствола наклонной скважины. Цель изобретенияповышение надежности работы отклонителя. Он содержит корпус (к) .1 с ниппельной и 1 гуфтовой резьбами на концах. Ось одной из них О, О, выполнена под углом к оси расточки К под подшипники 2 вала 3 и оси другой резьбы. На пшицевых концах вала 3 насажены зубчатые муфты 4, соединенные зубчатыми венцами 6 с муфтами с (Л со 00 ел о О5 гч

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

7506 А 2 (19) (И) (1) 4 Е 21 В 7/08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (61) 9072)2 (21) 4037672/22-03 (22) 14.03.86 (46) 15.09.87. Бюл. - 34 (71) Специальное проектно-конструкторское и технологическое бюро по погружному электрооборудованию для бурения скважин и добычи нефти Всесоюзного научно-производственного !! !! объединения Потенциал (72) А, П. Натус и Ю. M. Княжевский (53) 622.24.053(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 905411, кл. F, 21 В 7/08, 1980.

Авторское свидетельство СССР

Ф 907212, кл. E 21 В 7/08, 1980. (54) ОТКЛОНИТЕЛЬ ДЛЯ БУРЕНИЯ НАКЛОННО НАПРАВЛЕННЫХ СКВАЖИН ЗАБОЙНЫМ ДВИГАТЕЛЕМ (57) Изобретение относится к буровой технике, м,б, использовано для про.водки искривленных участков ствола наклонной скважины. Цель иэобретенияповышение надежности работы отклонителя. Он содержит корпус (К) 1 с ниппельной и муфтовой реэьбами на концах. Ось одной из них О, О, выполнена под углом к оси расточки 0 0

К под подшипники 2 вала 3 и оси другой резьбы. На шлицевых концах вала

3 насажены зубчатые муфты 4, соединенные зубчатыми венцами 6 с муфтами

1337506

7 валов двигателя и отклоняемого ме- шарнира установлен в кольцевой канавханизма 8. В полости вала 3 установ- ке, выполненной на его наружной полена с зазором труба из двух частей верхности. Ось этой канавки находит9, 10. Они соединены герметичным ся в плоскости, перпендикулярной сферическим шарниром, центр которого плоскости искривления скважины. При совпадает с точкой пересечения осей работе забойного двигателя крутящий

К 1. Верхняя часть трубы жестко свя- момент .через силовые элементы зацепзана с 1(забойного двигателя, а ниж- ления и вал 3 передается на вал механяя имеет уплотнение для герметиза-- низма 8, Буровой раствор через части ции полости между трубой и валом 3, 9, 10 трубы подается к долоту, 1 з.п.

Элемент для герметизации сферического ф-лы, 2 ил, 2 имеет фланец 1! с резьбой и уплотнительным элементом 12. Труба 10 имеет шаровой пояс 13 с герметизирующим шарнирным элементом 14, расположенным в кольцевой канавке, ось которой проходит через центр сферы и лежит в плоскости, перпендикулярной плоскости искривления. Элементы 12 и 14 уплотнены резьбовой втулкой 15, которая стопорится от самопроизвольного отворота пружинным кольцом 16, В шарнире имеются эластичные элементы !7, исключающие зазоры между торцами элементов 11, 13 и 15, плоскости которых расположены под углом, Труба 10 в нижней части связана и уплотнена с невращающейся частью сальника шпинделя (не показана). Заданный угол искривления осей труб 9 и

10 определяется углом пересечения осей корпуса отклонителя и устанавливается при сборке отклонителя с отклоняемым механизмом.

Отклонитель для бурения наклонно направленных скважин работает следующим образом.

С процессе работы забойного двигателя крутящий момент с двигателя через силовые элементы зацепления и вал

3 отклонителя передается на вал отклоняемого механизма 8, например шпинделя, а буровой раствор через трубы 9 и 10 подается к долоту.

1. Отклонитель для бурения наклонно направленных скважин забойным дви1

Изобретение относится к буровой технике и может быть использовано для проводки искривленных участков ствола наклонной скважины забойным двигателем.

Цель изобретения вЂ” повышение надежности работы.

На фиг. 1 изображен отклонитель для бурения наклонно направденных скважин забойным двигателем, общий вид; на фиг.2 вЂ” герметичный сферический шарнир.

Отклонитель для бурения наклонно направленных скважин забойным двигавЂ”

15 телем состоит из корпуса 1, на торцах которого нарезаны конические корпусные резьбы: ниппельная и муфтовая.

Ось одной из них, например ниппель ной 0„0„, выполнена под заданным уг лом к оси 0 0> расточки корпуса под подшипники 2 вала 3 и оси второй корпусной резьбы, муфтовой. На шлицевых концах концах вала 3 с обеих сторон посажены зубчатые муфты 4, поджатые

26 зубчатыми гайками 5. Зубчатые муфты 4 соединены зубчатыми венцами 6 с соответствующими мутфами 7 валов двигателя и отклоняемого механизма 8, например шпинделя, на валу которого завЂ” креплено долото. Внутри вала установлена с радиальным зазором относительно внутренних поверхностей валов трувЂ” ба, состоящая из двух частей 9 и 10, соединенных между собой герметичным сферическим шарниром. 3 Формула изобретения

Труба 9 вверху жестко связана с неподвижным корпусом двигателя в месвЂ” те ввода бурового раствора. Труба 9 о,п, Фиг2

Составитель В. Родина

Редактор А. Ревин Техред И.Ходанич Корректор А. Тяско

Тираж 532 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 4105/28

Производственно-полиграфическое предприятие, r, Ужгород, ул. Проектная, 4 з

133750 гателем по авт. св, 1Ф 907212, о т л и ч а þ ù è é с я тем, что, с целью повышения надежности работы, он снабжен установленной с зазором в полости вала трубой, состоящей из двух частей, соединенных между собой герметичным сферическим шарниром, центр которого совпадает с точкой пересечения осей корпуса отклонителя,. ð причем верхняя часть трубы жестко связана с корпусом забойного двигателя, а нижняя часть снабжена уплотнением для герметизации полости между трубой и валом.

2. Отклонитель по и. 1, о т л ич а ю шийся тем, что элемент для герметизации сферического шарнира установлен в кольцевой канавке, выполненной на его наружной поверхности, причем ось канавки находится в плоскости, которая перпендикулярна плоскости искривления отклонителя.

findpatent.ru

Отклонитель для бурения скважин роторным способом

Изобретение относится к нефтегазовой промышленности, а именно к отклонителям, используемым при бурении наклонных и горизонтальных скважин. Отклонитель содержит бурильную колонну с долотом, выше которого размещена муфта с возможностью перемещения как вдоль, так и вокруг оси отклонителя. Отверстие для прохода бурильной колонны смещено относительно центра муфты. Муфта выполнена ребристой, по ребрам муфты расположены опорные поверхности, диаметр муфты равен диаметру долота. Такое выполнение муфты за счет отклонения оси бурильной колонны от оси скважины позволяет изменить направление бурения. Обеспечена простота и надежность конструкции отклонителя. 2 ил.

Предлагаемое решение относится к области бурения наклонных и горизонтальных скважин.

Известна управляемая система бурения, содержащая выдвигающиеся башмаки, активацию которых гидравлически контролирует клапан. Будучи прижат к стенке скважины, отталкиваясь от нее, башмак поворачивает компонку низа бурильной колонны в желаемом направлении. (Заявка №2422387 Великобритании, Е21В 7/06). Гидравлически управляемые системы ненадежны в жестких условиях бурения, поскольку при высокой частоте возвратно-поступательных движений башмаков образуется повышенный износ в абразивной среде бурового раствора, а также высока вероятность забивания и заклинивания из-за попадания в полости под башмаками шлама.

Известны отклонители для наклонно-направленного бурения скважин роторным способом, основанные на применении изогнутого в средней части корпуса, полого вала, состоящего из двух частей, и узла блокировки полого вала. (Патент №2112128, РФ, МПК Е21В 7/08; патент №2236539, РФ, МПК Е21В 7/08).

В качестве прототипа выбрано изобретение по патенту №2236539, РФ, МПК Е21В 7/08. Отклонитель для наклонно-направленного бурения включает между долотом и бурильной трубой изогнутый в средней части корпус, наддолотный центратор с опорными поверхностями, полый вал, связанный с долотом, узел блокировки полого вала, выполненный в виде установленной в корпусе с возможностью перемещения в осевом направлении подпружиненной муфты. Подпружиненная муфта выполнена с внутренними и наружными шлицами, находящимися в зацеплении соответственно со шлицами полого вала и шлицами втулки, закрепленной в корпусе отклонителя. Работой отклонителя управляют изменением расхода промывочной жидкости. Известное устройство сложно в изготовлении и ненадежно в работе, поскольку содержит большое количество деталей, воспринимающих осевые и радиальные нагрузки от долота. Управление работой с помощью гидравлики также ненадежно.

Предлагаемое решение направлено на создание простой и надежной конструкции отклонителя для роторного бурения.

Отклонитель для бурения скважин роторным способом включает бурильную трубу с долотом и наддолотным центратором, муфту, способную перемещаться вдоль оси отклонителя, стопорные элементы, один из которых расположен на муфте, а также опорные поверхности. В предлагаемом решении вал выполнен в виде участка компоновки низа бурильной колонны (КНБК), муфта расположена между верхним и нижним переводниками с возможностью перемещения вокруг оси, стопорные элементы выполнены на нижнем переводнике и нижнем торце муфты, расстояние между переводниками превышает суммарную длину муфты и стопорных элементов, ось отверстия в муфте для прохода вала смещена относительно оси муфты, опорные поверхности расположены по поверхности муфты, а диаметр муфты соразмерен с диаметром долота.

На фиг.1 представлен общий вид компоновки низа бурильной колонны (КНБК) с отклонителем для бурения скважин роторным способом. На фиг.2 - поперечный разрез по А-А. КНБК содержит долото 1, центратор 2, бурильную трубу 3, нижний переводник 4, стопорные элементы 5 и 6, муфту 7, опорные поверхности 8, вал 9, осевую опору 10, опору скольжения 11, верхний переводник 12. δ - величина эксцентриситета муфты 7, φ - угол перекоса бурильной компоновки.

Над долотом 1 расположен центратор 2, диаметр которого равен диаметру долота 1. Выше центратора 2 расположена бурильная труба 3, от длины и жесткости которой зависит величина φ, затем между двумя переводниками 4 и 12 на валу 9 размещена муфта 7. На нижнем торце муфты 7 расположен стопорный элемент 6, выполненный в данном случае в виде зуба. На верхнем конце нижнего переводника 4 расположен ответный стопорный элемент 5. Переводники 4 и 12 ограничивают передвижение муфты 7 в осевом направлении, расстояние между ними превышает суммарную длину муфты 7 и стопорных элементов 5 и 6 в разомкнутом состоянии. Муфта 7 способна к перемещению как в осевом направлении по опоре скольжения 11, так и вокруг вала 9 по осевой опоре 10, и выполнена ребристой для обеспечения прохода промывочной жидкости в процессе бурения, по ребрам муфты 7 расположены опорные поверхности 8. Диаметр муфты по опорным поверхностям равен диаметру долота 1 и диаметру центратора 2. Отверстие в муфте 7 для прохода вала 9 смещено относительно оси муфты 7 на величину δ, зависящую от жесткости КНБК и диаметра муфты 7.

При спуске КНБК с отклонителем на забой скважины за счет сил трения о стенки скважины, усиленных действием опорных поверхностей 8, и с учетом того, что диаметр муфты 7 равен диаметру долота, муфта 7 не вращается вокруг своей оси и находится в верхней части своего хода по валу 9. При этом стопорные элементы 5 и 6 находятся в расцепленном состоянии, тем самым давая возможность проворачиваться валу 9 относительно муфты 7.

При достижении забоя скважины проверяют положение отклонителя в скважине. Если положение отклонителя соответствует расчетному, начинают бурение, при этом за счет отклонения оси бурильной колонны 3 и вала 9 (φ) от оси скважины происходит изменение направления бурения. Если положение отклонителя не соответствует расчетному, то останавливают вращение КНБК и приподнимают долото 1 на высоту, которая обеспечит перемещение муфты 7 в крайнее нижнее положение к нижнему переводнику 4. Для приведения в зацепление стопорных элементов 5 и 6 КНБК поворачивают вокруг своей оси, при этом для надежности необходимо сделать один полный оборот и довернуть на угол, соответствующий расчетному положению отклонителя. Затем КНБК опускают до забоя, дают нагрузку на долото 1, обеспечивая прижатие муфты 7 к стенке скважины, и включают вращение, увеличивая нагрузку до необходимой величины.

Для более устойчивого сохранения направления бурения над долотом 1 установлены центратор 2 с опорными поверхностями и бурильная труба 3, от длины которой и от эксцентриситета муфты δ будет зависеть величина угла перекоса φ и, соответственно, интенсивность набора необходимого угла отклонения скважины.

Отклонитель для бурения скважин роторным способом, включающий бурильную трубу с долотом и наддолотным центратором, муфту, способную перемещаться в осевом направлении, стопорные элементы, один из которых расположен на муфте, а также опорные поверхности, отличающийся тем, что вал выполнен в виде участка компоновки низа бурильной колонны, муфта расположена между верхним и нижним переводниками с возможностью перемещения вокруг оси вала, стопорные элементы расположены на нижнем переводнике и нижнем торце муфты, расстояние между переводниками превышает суммарную длину муфты и стопорных элементов, ось отверстия в муфте для прохода вала смещена относительно оси муфты, опорные поверхности расположены по поверхности муфты, а диаметр муфты соразмерен с диаметром долота.

findpatent.ru

Отклоняющие средства

Отклоняющие средства используются для корректирования профиля скважин, для создания дополнительных стволов при многозабойном бурении, при ликвидации аварий, т. е. в тех случаях, когда возникает необходимость отхода от данного направления скважины с использованием искусственного способа ее искривления.

При роторном бурении процесс искусственного искривления ствола скважины представляет собой последовательные зарезки (уходы в сторону). Для этого применяют клиновые отклонители: неизвлекаемые клинья, съемные клинья, отклоняющие клиновые снаряды и др.

Клиновые отклонители бывают открытого и закрытого типа. Первые обеспечивают искривление скважины без потери диаметра, вторые – при обязательном переходе на следующий, меньший диаметр.

Клиновые отклонители характеризуются: 1) простотой конструкции, 2) небольшим углом искривления (до 3–3,5°), 3) длительностью цикла работ, связанных с отклонением скважины. Они могут быть неизвлекаемые и извлекаемые.

Простой неизвлекаемый клин состоит из корпуса, в верхней части снабженного желобом. С помощью неизвлекаемого клина может быть произведено только одноразовое искривление скважины. При неориентируемой установке его опускают в скважину свободным сбрасыванием.

Клин может быть поставлен на естественный и искусственный забой. После сбрасывания или ориентированной постановки клина на забой его раскрепляют: 1) заклиночным материалом; 2) специальными распорными устройствами; 3) постановкой клина на специальный подпятник; 4) цементированием; 5) закреплением смолами.

Разновидностью простого клина является самоориентирующийся клин, состоящий из собственно клина и утяжелителя. В наклонной скважине утяжелитель всегда устанавливается в плоскости ее наклона. При этом желоб может быть развернут в любом необходимом направлении. Однако точность установки клина таким образом невелика.

Для отклонения дополнительных стволов скважин от основного при многозабойном бурении были разработаны аналогичные по конструкции неизвлекаемые стационарные отклоняющие клинья двух диаметров 73 и 57 мм: КОС-73 и КОС-57 с углом скоса желоба 2° 30'.

Ориентирование клина может быть произведено с помощью ориентаторов.

В отличие от стационарных съемные клинья и отклоняющие клиновые снаряды обеспечивают многократное искривление скважины в любом направлении по α и φ с естественного забоя. К этой группе отклонителей относятся: 1) съемные клинья и 2) отклоняющие снаряды. Отклонение с их помощью производится в две стадии: а) бурение пилот-скважины и б) последующее ее расширение до окончательного диаметра.

Бесклиновые отклонители, как и клиновые, составляют весьма значительную группу. Обычно их делят на: 1) отклонители разового действия; 2) отклонители периодического действия; 3) отклонители непрерывного действия, например турбобур с кривым переводником, снаряд ТЗ и др.

Наиболее широкое применение в практике буровых работ в последнее время получили отклонители с шарнирным устройством: 1) с опорой на коронку и 2) с промежуточной опорой.

При турбинном бурении возможно непрерывное искривление ствола скважины с использованием при компоновке низа бурильной колонны кривой трубы, кривого переводника, отклонителей типа Р-1, турбобура с эксцентричным ниппелем, искривленных забойных двигателей.

Для получения отклоняющего усилия на долоте в процессе наклонно-направленного бурения турбобуром может быть использована различная компоновка низа бурильной колонны.

Одной из первых конструкций отклонителей является кривая тpyба, представляющая собой изогнутую бурильную толстостенную трубу. Изогнутая бурильная труба устанавливается непосредственно над турбобуром. При спуске бурильной колонны в скважину кривая труба деформируется, в ней и в колонне труб возникают силы упругости, вследствие чего долото прижимается к стенке скважины.

Кривая труба вследствие недостаточной жесткости не обеспечивает набора больших углов наклона. При ее помощи достигаются искривления стволов до 20–25°. Изогнутые бурильные трубы трудно транспортировать, сложно изготовлять с требуемым углом изгиба, а в процессе эксплуатации они теряют первоначальный угол.

В практике чаще применяют кривой переводник, который крепится непосредственно к турбобуру. Кривой переводник работает на том же принципе, что и кривая труба, но угол перекоса его может быть выдержан с достаточной степенью точности, а малые габаритные размеры облегчают перевозку и эксплуатацию. Кривой переводник также имеет серьезные недостатки: темп набора угла наклона в значительной степени зависит от режима бурения, жесткости и веса бурильных труб, расположенных над ним, а также от фактического диаметра ствола скважины.

Кривой переводник следует применять в сочетании с нормальным серийным турбобуром для набора углов наклона до 40–45°. Этот же отклонитель в комплекте с коротким турбобуром может быть использован для набора углов наклона до 90° и выше.

В качестве отклонителя применяют также эксцентричный ниппель. Он выполняется в виде накладки, наваренной на ниппель турбобура. Конструкция эксцентричного ниппеля предусматривает превышение расстояния от оси турбобура до края накладки по сравнению с радиусом долота до 5 мм. Эксцентричный ниппель можно применять для набора весьма значительных углов наклона и при необходимости исправления с большой точностью. Следует иметь в виду, что при использовании эксцентричных ниппелей возрастает опасность прихвата инструмента.

Наиболее широко при турбинном способе бурения применяется отклонитель Р-1, представляющий собой отрезок УБТ, оси присоединительных резьб которого перекошены по отношению к оси трубы. Перекосы выполнены в одной плоскости и направлены в одну сторону. Устанавливают его непосредственно над турбобуром. Отклонитель Р-1 применяют для набора угла наклона до 90° и выше, изменения азимута искривления ствола, зарезок вторых стволов с цементного моста и из открытого ствола. Темп набора угла наклона, получаемый при помощи отклонителя Р-1, достаточно равномерен и практически не зависит от режима бурения.

Наряду с перечисленными выше типами отклонителей в настоящее время для искривления стволов скважин успешно применяют искривленные забойные двигатели – кривой электробур и кривой секционный турбобур. Кривизна забойных двигателей достигается заменой обычных соединительных надставок надставками, искривленными на 1,5–2°.

studfile.net

Отклонитель для бурения наклонных скважин

Отклонитель для наклонно-направленного и горизонтального бурения скважин

Шарнирный отклонитель для бурения наклонно-направленных и горизонтальных скважин

Ориентирование клина-отклонителя для забуривания боковых стволов скважин.

шарнирный отклонитель для бурения наклонно-направленных и горизонтальных скважин - патент РФ 2054515

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Как бурятся наклонные скважины

Наклонное бурение

Где применяется многозабойное бурение?

В каких случаях используется наклонно-направленное и многозабойное бурение?

Способы наклонного бурения

Метод кустового бурения

Отметим некоторые недостатки кустового метода бурения

Отклонитель для бурения наклонных скважин

Отклонитель для бурения наклонных скважин

Отклонитель для наклонно-направленного бурения скважин роторным способом

Отклонитель для бурения наклонно направленных скважин забойным двигателем

Отклонитель для бурения скважин роторным способом

Отклоняющие средства

Смотрите также