ДВС РОТОРНЫЙ EMDRIVE РАСКОКСОВКА HONDAВИДЫ

Отклонитель для бурения наклонно направленных скважин забойным двигателем. Забойные двигатели отклонители


ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА НАПРАВЛЕННОГО БУРЕНИЯ — МегаЛекции

 

Для искусственного искривления скважин в требуемом направлении используются различные технические средства, называемые отклонителями. При роторном бурении технические средства и технология искусственного искривления более сложны, поэтому чаще используются отклонители с забойными двигателями.

Отклоняющие факторы при работе отклонителей с забойными двигателями:

1) на породоразрушающем инструменте создается отклоняющая сила,

2) между осью скважины и осью породоразрушающего инструмента возникает некоторый угол перекоса - прогиб забойного двигателя.

Зачастую эти отклоняющие факторы действуют совместно, но какой-либо из них имеет превалирующее значение.

При этом доказано, что для любой отклоняющей компоновки при отсутствии прогиба турбобура и разработки ствола скважины при любых соотношениях диаметров долота и турбобура, искривление ствола вследствие фрезерования стенки скважины в 4,84 раза больше, чем в результате асимметричного разрушения забоя.

Если происходит прогиб забойного двигателя, то доля искривления ствола за счет асимметричного разрушения породы на забое будет еще меньше.

Отклонители бывают:

· с упругой направляющей секцией, если искривление происходит в основном за счет фрезерования стенки скважины,

· с жесткой направляющей секцией - если за счет перекоса инструмента.

К наиболее распространенным отклонителям относится кривой переводник, показанный на рис. 1.

Он представляет собой обычный переводник, присоединительные резьбы которого выполнены под углом друг к другу. Этот угол составляет от 1 до 4О.

Рис. 1. Кривой переводник

 

 

Кривой переводник включается в компоновку между забойным двигателем и УБТ. В результате большой жесткости УБТ в забойном двигателе возникает изгиб, и на породоразрушающем инструменте возникает отклоняющая сила.

Величина отклоняющей силы существенно зависит от:

1) длины забойного двигателя;

2) жесткости забойного двигателя.

Поэтому кривые переводники используются с односекционными или укороченными турбобурами и винтовыми забойными двигателями.

Интенсивность искривления скважины при применении кривых переводников зависит от:

1) угла перекоса резьб,

2) геометрических, жесткостных и весовых характеристик компоновки,

3) режима бурения,

4) фрезерующей способности долота,

5) физико-механических свойств горных пород,

6) зенитного угла скважины.

Поэтому она колеблется в широких пределах от 1 д 6 град/10 м.

Максимальный зенитный угол, который может быть достигнут при примене-нии кривого переводника с односекционным турбобуром, составляет 40-45О.

 

При необходимости достижения больших зенитных углов следует использовать укороченные или короткие забойные двигатели.

Преимущество кривого переводника - его простота (рис. 2).

Недостаткипри его использовании:

· ухудшаются условия работы забойного двигателя за счет упругой деформации,

· интенсивность искривления из-за указанных выше факторов колеблется в широких пределах,

· породоразрушающий инструмент из-за наличия отклоняющей силы работает в более тяжелых условиях.

 

Рис. 3 - Турбинный отклонитель

 

 

Рисунок 2 – Принципиальная схема кривого переводника с изменяющимся углом перекоса

Турбинные отклонители серии ТО (рис.3.) состоят из турбинной 1 и шпиндельной 2 секций. Корпуса секций соединяются между собой кривым переводником 3, позволяющим передавать осевую нагрузку. Крутящий момент от вала турбинной секции к валу шпинделя, располагающихся под углом друг к другу, передается кулачковым шарниром 4. Максимальный угол перекоса осей присоединительных резьб кривого переводника Ω может быть определен по формуле:

Ω = 57,3(2l1 - l2)(D - d)/ 2l12,

 

где l1 - расстояние от торца долота до кривого переводника, м;

l2 - расстояние от кривого проводника до верхнего переводника отклонителя, м;

D - диаметр долота, м;

d - диаметр турбобура, м.

Величина l1 может быть определена из выражения:

l1 = 23,9 [(D - d)/ i10]0,5,

где i10 - желаемая интенсивность искривления скважины, град/10 м.

Предельное значение величины l2, при которой не происходит прогиба турбобура, определяется по формуле:

l2 = 2,83 . l1

Угол перекоса резьб переводника серийно выпускаемых турбинных отклонителей составляет 1,5О, а диаметр корпуса 172, 195 и 240 мм. Интенсивность искривления ствола при их применении доходит до 3 град/10 м.

Рис. 4. Шпиндель-отклонитель

Преимуществами турбинных отклонителей являются приближение кривого переводника к забою скважины, в результате чего искривление ствола имеет более стабильный характер, мало зависящее от физико-механических свойств пород и технологии бурения. Использование нескольких турбинных секций (отклонители серии ОТС) позволяет увеличивать мощность и крутящий момент на долоте и применять такие отклонители в скважинах малого диаметра, т. е. там, где обычные кривые переводники не дают желаемых результатов.

Существенным недостатком турбинных отклонителей является малый моторесурс кулачкового шарнира, соединяющего валы шпиндельной и турбинной секций.

Этого недостатка в некоторой степени лишены шпиндель-отклонители (рис. 4.), у которых кривой переводник 1 включен в разъемный корпус 2 шпинделя, а вал изготавливается составным, соединенным кулачковыми полумуфтами 3. Такая конструкция отклонителя позволяет разгрузить полумуфты от гидравлических нагрузок и увеличить долговечность узлов по сравнению с турбинными отклонителями. Шпинтель-отклонители можно эксплуатировать вместо обычного шпинделя с любым секционным турбобуром.

Угол перекоса кривого переводника серийно выпускаемых шпиндель-отклонителей составляет 1О30', а наружный диаметр - 195 и 240 мм. За счет приближения кривого переводника к забою повышается отклоняющая способность и стабильность искривления скважины.

Наиболее простым в изготовлении является отклонитель с эксцентричной накладкой, показанный на рис. 5. В этом случае на шпинделе или корпусе забойного двигателя приваривается накладка. В результате на породоразрушающем инструменте возникает отклоняющая сила и происходит искривление скважины. Радиус R искривления ствола может быть рассчитан по формуле:

Рис. 5. Отклонитель с накладкой
R = l/ [2 sin(a +j)],

при этом

sin a = h/ l2

sin j = (d + 2h - D)/ 2.l1

где l - длина турбобура, м;

h - высота накладки, мм;

D - диаметр долота, мм;

d - диаметр забойного двигателя, мм;

l1 - расстояние от торца долота до накладки, м;

l2 - расстояние от накладки до верхнего переводника турбобура, м.

Преимущества отклонителей с накладкой искривления скважины:

· наиболее стабильны по сравнению с другими отклонителя;

· с увеличением зенитного угла скважины отклоняющая способность не уменьшается;

· может быть использован с любым забойным двигателем.

Недостатки:

· "зависание" инструмента в процессе бурения в результате трения накладки о породу. В ряде случаев, особенно в крепких породах, отмечается снижение механической скорости бурения до 50 %. Для уменьшения влияния этого фактора края накладки выполняются скошенными, она облицовывается резиной, однако проблема "зависания" сохраняется.

Упругий отклонитель - является разновидностью отклонителя с накладкой, но его конструкция позволяет в какой-то мере избавиться от недостатка. Он представляет собой накладку на шпинделе турбобура, опирающуюся на резиновую рессору. В случае "зависания" или заклинивания инструмента происходит прогиб рессоры, что способствует свободному проходу отклонителя по скважине. Изменяя толщину рессоры, можно регулировать интенсивность искривления скважины.

Для повышения интенсивности и стабильности искривления в ряде случаев в компоновку низа бурильной колонны включается два отклонителя, например, шпиндель-отклонитель с винтовым забойным двигателем и обычный кривой переводник. При этом, естественно, направления действия отклонителей должны совпадать.

При применении всех описанных выше отклонителей после искривления скважины на требуемую величину производится замена компоновки независимо от степени износа породоразрушающего инструмента. Для сокращения затрат времени возможно бурение компоновкой с отклонителем с одновременным вращением колонны бурильных труб ротором.

Наиболее пригодным для этих целей является отклонитель с эксцентричной накладкой, т.к. при использовании других отклонителей происходит быстрый износ забойных двигателей. При этом следует отметить увеличение диаметра скважины до 10 % от номинального.

Для регулирования интенсивности искривления в процессе бурения без подъема инструмента предложено несколько конструкций отклонителей. Однако в настоящее время серийно выпускается только отклонитель телепилот, разработанный Французским институтом нефти.

megalektsii.ru

Забойный двигатель-отклонитель

 

Использование: в горной промышленности, а именно в конструкции забойных двигателей. Сущность изобретения: двигатель-отклонитель включает последовательно соединенные между собой с перекосом секции из эксцентричной рабочей пары и опоры, валы которых с различными осями вращения установлены с возможностью взаимодействия между собой через подвижный промежуточный вал. Подвижный промежуточный вал установлен с возможностью углового поворота относительно валов рабочей пары и опоры, а его соединение с валами рабочей пары и опоры выполнено в виде торцовых гребенчатых зацеплений с общим числом гребней не менее трех, причем гребни промежуточного вала на его взаимно противоположных торцах расположены во взаимно перпендикулярных плоскостях. 4 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к двигателям-отклонителям и может быть использовано в нефтедобывающей промышленности при наклонно-направленном бурении.

Известен забойный двигатель-отклонитель, включающий последовательно соединенные с перекосом секции из эксцентричной рабочей пары и опоры /1/. Вал ротора винтовой рабочей пары такого двигателя является продолжением ротора и вместе с ротором вращается вокруг своей оси и вокруг оси статора. Для соединения валов рабочей пары и опорной секции, имеющих различные оси вращения, используется подвижный промежуточный вал, который установлен под углом и к валу рабочей пары, и к валу опоры, и соединен с ними двумя универсальными шарнирами. Недостатком такого двигателя является сложность и громоздкость соединительных узлов валом, усложняющие весь двигатель, и сложность их изготовления и ремонтно-восстановительных работ. Целью изобретения является упрощение двигателя-отклонителя с одновременным повышением его надежности. Поставленная цель достигается тем, что в забойном двигателе-отклонителе, включающем последовательно соединенные между собой с перекосом секции из эксцентричной рабочей пары и опоры, валы которых с различными осями вращения установлены с возможностью взаимодействия между собой через подвижный промежуточный вал, подвижный промежуточный вал установлен с возможностью углового поворота относительно валов рабочей пары и опоры, а его соединение с валами рабочей пары и опоры выполнено в виде торцовых гребенчатых зацеплений с общим числом гребней не менее трех, причем гребни промежуточного вала на его взаимно противоположных торцах расположены во взаимно перпендикулярных плоскостях. Изобретение поясняется чертежом, на котором изображен общий вид забойного двигателя-отклонителя. Забойный двигатель-отклонитель состоит из последовательно соединенных между собой с перекосом под углом секции 1 с эксцентричной рабочей пары 2 и секции 3 с опорой 4. Вал 5 рабочей пары 2 вращается вокруг своей оси 6, совпадающей с осью ротора 7 и вокруг оси 8 статора 9 рабочей пары 2. Оси 6 и 8 имеют эксцентриситет. Вал 10 опоры 4 вращается вокруг своей оси 11. Соосно с валом 10 и под углом перекоса секций 1 и 3 к валу 5 установлен промежуточный вал 12, через который взаимодействуют валы 5 и 10. Промежуточный вал 1 соединен с валами 5 и 10 торцовыми гребенчатыми зацеплениями 13 и 14. Гребни промежуточного вала на противоположных его торцах расположены во взаимно перпендикулярных плоскостях. В каждом зацеплении общее число параллельных между собой зубьев не менее трех. Зубья обоих гребней в зацеплении контактируют между собой боковыми поверхностями, которые могут быть армированы упругими элементами 15 или между которыми могут быть установлены тела качения 16. Торцы 17 зубьев, которые контактируют с основаниями ответных зубьев, могут быть скруглены. Между торцами зубьев гребня вала пары и основания зубьев гребня промежуточного вала может быть зазор 18. Двигатель-отклонитель работает следующим образом. Двигатель-отклонитель в составе компоновки низа бурильной колонны устанавливают на забое ствола скважины. В процессе бурения при прокачивании через рабочую пару 2 двигателя промывочной жидкости ротор 7, вращаясь вокруг своей оси, обкатывается по стенкам статора 9 вокруг оси 8. Вал 5 жестко скреплен с ротором 7, имеет две взаимно перпендикулярные степени свободы в торцовых гребенчатых зацеплениях 13 и 14, и передать движение ротора 7 на вал 10 может, только разложив его движение по окружности на два взаимно перпендикулярных направления, передвигаясь своим гребнем вдоль зацепления 13 с промежуточным валом 12 и одновременно вместе с валом 12 передвигаясь вдоль его зацепления 14 с валом 10. Таким образом, промежуточный вал 12 с двумя взаимно перпендикулярными гребенчатыми зацеплениями 13 и 14 обеспечивает ротору двумя степенями свободы передачу его вращения без каких-либо шарнирных соединений валу 10 опорной секции 3. Преимущества предлагаемого двигателя-отклонителя заключается в простоте и надежности передачи планетарного вращения ротора в искривленном двигателе опорному валу, что значительно удешевит бурение наклонно-направленных скважин забойными двигателями.

Формула изобретения

1. Забойный двигатель-отклонитель, включающий последовательно соединенные между собой с перекосом секции из эксцентричной рабочей пары и опоры, валы которых с различными осями вращения установлены с возможностью взаимодействия между собой через подвижный промежуточный вал, отличающийся тем, что подвижный промежуточный вал установлен с возможностью углового поворота относительно валов рабочей пары и опоры, а его соединение с валами рабочей пары и опоры выполнено в виде торцовых гребенчатых зацеплений с общим числом гребней не менее трех, причем гребни промежуточного вала на его взаимно противоположных торцах расположены во взаимно перпендикулярных плоскостях. 2. Двигатель-отклонитель по п. 1, отличающийся тем, что гребни вала рабочей пары в зацеплении с промежуточным валом установлены с зазором между их торцами и основаниями ответных гребней. 3. Двигатель-отклонитель по п. 1, отличающийся тем, что торцы гребней, контактирующие с основаниями ответных гребней, скруглены. 4. Двигатель-отклонитель по п. 1, отличающийся тем, что боковые контактные поверхности гребней одного из гребней зацепления армированы упругими элементами. 5. Двигатель-отклонитель по п. 1, отличающийся тем, что гребенчатое зацепление снабжено телами качения, установленными между боковыми контактирующими поверхностями гребней.

РИСУНКИ

Рисунок 1

www.findpatent.ru

Турбобуры - отклонители.

Турбобуры-отклонители типа ТО (ТО-105Р, TO-195К и TO-240К) предназначены для бурения интервалов изменения направления наклонных скважин по зенитному углу и азимуту, а также для забуривания новых стволов скважин в аварийных ситуациях или по технологическим требованиям строительства скважин. Они выпускаются с наружными диаметрами 195 и 240 мм и состоят из турбинной и шпиндельной (отклонительной) секций.

Корпусы секций соединяются с помощью искривленного переводника с углом искривления 1°30', а валы - шарнирной муфты, позволяющей передавать момент силы валов с пересекающимися осями вращения.

В турбобурах-отклонителях типа ТО используется турбинная секция от секционных турбобуров , в верхнем переводнике которой помещен узел ориентации, а в секции отклонителя смонтированы проточная осевая и радиальная опоры от турбобура соответствующего типоразмера.

Турбобуры-отклонители с независимой подвеской валов турбинной секции типа Т02 (Т02-195, ТО2-240) предназначены для бурения интервалов изменения направления наклонных скважин по зенитному углу и азимуту, а также для забуривания новых стволов скважин в аварийных ситуациях или по технологическим требованиям строительства скважин. Они выпускаются с наружными диаметрами 195 и 240 мм и состоят из турбинной и шпиндельной (отклонительной) секций.

Рисунок 6. Турбобур – отклонитель ТО-2

Во всех турбобурах-отклонителях типа ТО2 (см. рис. 6) используется специальная турбинная секция, имеющая существенные отличия от турбинных секций турбобуров типа ТСШ1 и АШ. Турбобуры-отклонители ТО2-195 и ТО2-240 унифицированы с турбобурами А7Ш2 и А9Ш2. Основное отличие состоит в том, что валы турбинной и шпиндельной секций соединяются между собой с помощью одинарного шарнирного соединения, состоящего из двух полумуфт, а корпусы - с помощью искривленного переводника с углом искривления 1°30' (по заказу потребителя шпиндельная секция может комплектоваться переводниками с углом перекоса осей 1°; 1° 15' и 2°).

Шпиндель - отклонитель шо1 – 195

Шпиндель-отклонитель ШО1-195 предназначен для бурения интервалов изменения направления скважин по зенитному углу и азимуту, а также для забуривания новых стволов скважин в аварийных ситуациях или по технологическим требованиям строительства скважин. Он выпускается наружным диаметром 195 мм и применяется в сочетании с двумя или тремя турбинными секциями турбобура ЗТСШ1-195 или ЗТСШ1-195ТЛ.

Рисунок 7. Шпиндель – отклонитель ШО1-195.

1 – переводник нижней секции; 2 – полумуфта шпинделя; 3,10 – корпус; 4 – упорно-радиальный многорядный шарикоподшипник № 128721; 5 – нижняя опора; 6,11 – вал; 7 – переводник; 8 – двойной шарнир; 9 – искривленный переводник; 12 – ниппельная гайка; 13 – переводник вала.

Шпиндель-отклонитель ШО1-195 (рис. 7) выполнен в виде самостоятельной секции, являющейся осевой опорой турбобура, замена которой, как и обычного шпинделя турбобура, может производиться непосредственно на бурящейся скважине. Он состоит из двух узлов, корпусы которых соединены между собой с помощью искривленного переводника с углом искривления 1° 15' (по заказу потребителя шпиндель-отклонитель может поставляться с искривленным переводником, имеющим угол искривления 1° или 1°30'), а валы - с помощью двойного шарнира, в качестве которого использованы шлицевые муфты, работающие по принципу крестовых муфт.

Шарнирная муфта (двойной шарнир) шпинделя-отклонителя разгружена от осевых усилий благодаря установке в верхней его части многорядного упорно-радиального шарикоподшипника №128721 и одной радиальной опоры, расположенной над ним, а в нижней части - многорядного упорно-радиального шарикоподшипника №128721 и двух радиальных опор, смонтированных по обе стороны от последнего.

Использование двойного шарнира снижает требования к точности регулировки и сборки шпинделя-отклонителя ШО1-195 в ремонтном цехе, т. к. двойной шарнир позволяет исключить влияние его расположения относительно плоскости искривления корпуса на долговечность шарнира и условия запуска турбобура. Корпусы шпинделя-отклонителя и турбинной секции соединяются с помощью конического резьбового соединения, а их валы - конусно-шлицевой полумуфты, имеющей отверстия для отвода бурового раствора из проточной части турбины турбобура в полые валы шнинделя-отклоннтеля.

Благодаря описанной конструкции шпинделя-отклонителя достигается высокая наработка на отказ - в 4...5 раз по сравнению с серийными турбинными отклонителями ТО-195 и ТО2-195, повышенная надежность работы и запуска отклоняющей компоновки.

studfiles.net

Способ управления отклонителем при бурении скважины компоновкой с забойным двигателем

 

Изобретение относится к технологии строительства наклонно-направленных скважин в части управления направлением бурения в режиме обеспечения направления ствола скважины без извлечения системы на поверхность. Изобретение позволит повысить точность установки отклонителя во всем круговом спектре азимутального бурения от 0 до 360°. Способ управления отклонителем при бурении скважины компоновкой с забойным двигателем включает углубление скважины с отклонителем, жестко связанным с бурильной колонной. В процессе углубления с помощью магнитометра осуществляется замер значения фактического азимутального направления бурения ствола скважины, которые посылаются в микропроцессор, где происходит сравнение с предварительно запрограммированным проектным параметром азимутального направления, соответствующим данной глубине. В случае расхождения фактических данных с проектными, процессор выдает сигнал ориентатору на прерывание жесткой связи отклонителя с бурильной колонной. Совпадение направления действия отклонителя с проектным азимутом будет достигнуто последовательными шаговыми поворотами отклонителя против часовой стрелки под действием реактивного момента забойного двигателя. После принудительного совмещения направления действия отклонителя с проектным азимутом скважины, процессор выдает сигнал на отключение ориентатора и восстановление жесткой связи отклонителя с бурильной колонной. 1 з.п.ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к технологии строительства наклонно-направленных скважин в части управления направлением бурения в режиме обеспечения направления ствола скважины без извлечения системы на поверхность.

Известен способ управления отклонителем, основанный на использовании забойных датчиков /угла наклона, азимута искривления ствола, азимута продольной плоскости симметрии отклонителя/ для передачи информации на поверхность по гидравлическому или проводному каналу связи "забой-устье" и последующей корректировке траектории ствола путем установки плоскости действия отклонителя в требуемое направление поворотом верхнего конца бурильной колонны, то есть передачей момента сил отклоняющей компоновке с использованием всей бурильной колонны от устья скважины до забоя /1/. Недостатком указанного способа управления отклонителем при бурении скважины является неустойчивость процесса ориентирования, ввиду непредсказуемого закручивания колонны /из-за сил трения между колонной и стенками скважины/ - круговое перемещение нижнего конца практически никогда не бывает адекватно повороту колонны, произведенному на поверхности. Кроме того, процесс передачи информационных сигналов на поверхность занимает несколько десятков секунд, поэтому коррекция направления может быть произведена по уже устаревшим данным. В дополнение, передача данных с забоя подвержена нескольким типам помех. Известен способ управления отклонителем при бурении скважины компоновкой с забойным отклонителем, состоящий из бурения долотом с установленным в компоновке забойным двигателем, измерения с помощью забойных сенсоров действительных величин угла наклона и направления траектории ствола скважины, передачи их на поверхность и последующей корректировки траектории ствола скважины путем установки плоскости действия отклонителя в требуемое направление посредством изменения режимных параметров бурения /расхода жидкости, осевой нагрузки на долото/, влияющих на угол закручивания нижнего конца бурильной колоны от реактивного момента забойного двигателя /2/. Способ содержит недостаток, связанный с быстротой изменения режимных параметров и поддержки их в необходимых пределах в зависимости от быстро меняющихся геологических условий, в нем исключен механизм передачи коррекции положения отклонителя посредством бурильной колонны. Другим недостатком способа является отсутствие возможности управления положением отклонителя во всем круговом спектре азимутального направления бурения от 0o до 360o. Изменяя осевую нагрузку или расход жидкости в допустимых пределах /тем самым изменяя реактивный момент в нижнем конце колонны/, можно управлять положением действия отклонителя в пределах сектора не более 70 - 90o, что недостаточно. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому является способ управления отклонителя при бурении скважины компоновкой с забойным двигателем, включающий углубление скважины с отклонителем, жестко связанным с бурильной колонной, измерение зенитного и азимутального углов ствола скважины и положения отклонителя, сравнение указанных параметров с запланированными в забойном процессоре, соответствующих данной глубине параметров траектории, и выдача на поверхность величин расхождения параметров траектории для их ликвидации одним из известных способов /3/. Недостаток указанного способа связан с быстротой изменения режимных параметров и поддержки их в необходимых пределах в зависимости от быстроменяющихся геологических условий, при этом отсутствует возможность управления положением отклонителя во всем круговом спектре азимутального направления бурения от 0o до 360o. Задачей изобретения является точность установки отклонителя во всем круговом спектре азимутального направления от 0o до 360o. Указанная задача решается тем, что в способе управления отклонителем при бурении скважины компоновкой с забойным двигателем, включающем углубление скважины с отклонителем, жестко связанным с бурильной колонной, измерение зенитного и азимутального углов ствола скважины и положения отклонителя, сравнение указанных параметров с запланированными аналогичными параметрами и корректирование расхождения последних путем поворота отклонителя бурильной колоны в требуемом положении, прерывают жесткую связь компоновки с бурильной колонной, поворот отклонителя осуществляют реактивным моментом забойного двигателя в шаговом режиме, сравнение фактического и требуемого положения отклонителя осуществляют после каждого шага поворота, фиксацию отклонителя относительно бурильной колонны осуществляют при совпадении требуемого и фактического положения отклонителя или при превышении угла поворота, в случае последнего, поворот отклонителя до совмещения его положения с требуемым осуществляют путем уменьшения реактивного момента забойного двигателя при жесткой связи отклонителя с бурильной колонной. Причем, уменьшение реактивного момента забойного двигателя осуществляют путем снижения расхода промывочной жидкости или снижения осевой нагрузки на долото. Сущность изобретения заключается в том, что благодаря использованию реактивного момента забойного двигателя в качестве механизма поворота при преобразовании жесткой связи компоновки низа бурильной колонны с бурильной колонной в шарнирную и за счет дискретного /шагового/ прерывания и восстановления этой связи производят совмещение направления действия отклонителя с заданным азимутом. При наличии шагового характера кругового перемещения отклонителя относительно бурильной колонны обеспечивается точность установки отклонителя за счет исключения влияния инерционности вращения маховой массы компоновки низа бурильной колонны, причем незначительные выходы направления действия отклонителя за пределы проектного азимута ликвидируют за счет изменения режимного параметра бурения, в частности расхода промывочной жидкости. Предлагаемый способ управления отклонителем при бурении скважины компоновкой с забойным двигателем поясняется чертежами, где на фиг. 1 приведен общий вид компоновки низа бурильной колонны для осуществления способа; на фиг. 2 - функциональная схема, иллюстрирующая последовательность поступления и обработки данных об азимутальном положении отклонителя для осуществления бурения в требуемом направлении; на фиг. 3 - схема ориентирования отклонителя в азимутальном направлении с использованием реперной отметки; на фиг. 4 - схема выполнения способа управления отклонителем при бурении скважины компоновкой с забойным двигателем в процессе бурения при большом расхождении фактического значения азимутального угла скважины с проектным; на фиг. 5 - схема выполнения способа управления отклонителем при бурении скважины компоновкой с забойным двигателем в процессе бурения при незначительном превышении фактического значения азимутального угла над проектным. Способ осуществляют следующим образом. Компоновку /фиг. 1/, состоящую из долота 1, отклонителя 2, образованного забойным двигателем 3 и кривым переводником 4, немагнитной утяжеленной бурильной трубы 5 с размещенными внутри нее магнитометром 6, микропроцессором 7, блоком питания 8 и регулировочным клапаном 9, ориентатором 10 вертлюжного соединения 11 и бурильной колонны 12, спускают на бурение. Ориентатор 10 обеспечивает жесткую связь компоновки низа бурильной колонны /КНБК/ с бурильной колонны 12. Бурение начинают вести с осевой нагрузкой 1-2 тН. С поверхности посылается закодированный сигнал, несущий информацию глубины скважины. В микропроцессоре этот сигнал вызывает из памяти данные проектного азимутального направления бурения ствола скважины. Туда же поступают значения фактического азимутального направления бурения ствола скважины /фиг. 2/. Установка отклонителя в требуемом азимутальном направлении проводится использованием реперной отметки /расположенной на неподвижной части инструмента - нижней части бурильной колонны 12/ путем поворота отклонителя на угол при любом положении реперной отметки - "репера" /фиг. 3/. Например, этот поворот составит: /фиг. 3а/, поворот определится по формуле: /фиг. 3б/. Из представленной схемы /фиг. 4/ видно, что в случае несовпадения направления действия отклонителя с заданным азимутом принудительное их совмещение будет достигнуто последовательными шаговыми поворотами отклонителя против часовой стрелки под действием реактивного момента забойного двигателя за счет дискретного прерывания и восстановления жесткой связи между КНБК и бурильной колонной с помощью ориентатора 10. После принудительного совмещения направления действия отклонителя и требуемого /проектного/ азимута скважины жесткую связь отклонителя с колонной сохраняют восстановленной /не прерывают/, обеспечивая тем самым углубление ствола в требуемом /заданном/ направлении. После этого переходят на оптимальные режимы бурения, обеспечивающие эффективное углубление /проходку/ ствола в заданном направлении. При возможном рассогласовании азимутальных направлений в ходе дальнейшего бурения принудительное их совмещение повторяется в описанной последовательности в автоматическом режиме при подаче сигнала с поверхности о текущей глубине скважины, например, через каждые 0,5 м. Возможен режим поворотного смещения отклонителя по часовой стрелке /реверсивный режим/ без прерывания жесткой связи КНБК с бурильной колонной за счет частичного сброса промывочной жидкости в затрубное пространство через клапан 9. Команда на реализацию такого режима подается следящей системой в случае, если направление плоскости действия отклонителя на незначительный угол /5 - 15o/ выходит "влево" от проектного угла /сектора/ установки плоскости действия отклонителя /фиг. 5/. Предложенный способ управления отклонителем при бурении скважины компоновкой с забойным двигателем при бурении наклонно-направленных скважин позволит повысить точность проводки, сократить сроки бурения направленных скважин, уточнить качество стволов и увеличить показатели нефтеотбора при эксплуатации скважин. Источники информации, принятые во внимание при составлении заявки 1. Композит-каталог США за 1992-1993 г.г., том 1, с. 1109-1114. 2. Калинин А.Г. и др. Профили направленных скважин и компоновки низа бурильных колонн. М., "Недра", 1995, с. 291. 3. Патент США N 5269383, МКИ5 E 21 B 7/04, 1993.

Формула изобретения

1. Способ управления отклонителем при бурении скважины компоновкой с забойным двигателем, включающий углубление скважины с отклонителем, жестко связанным с бурильной колонной, измерение зенитного и азимутального углов ствола скважины и положения отклонителя, сравнение указанных параметров с запланированными аналогичными параметрами и корректирование расхождения последних путем поворота отклонителя бурильной колонной с последующим удерживанием отклонителя относительно бурильной колонны в требуемом положении, отличающийся тем, что прерывают жесткую связь компоновки с бурильной колонной, поворот отклонителя осуществляют реактивным моментом забойного двигателя в шаговом режиме, сравнение фактического и требуемого положения отклонителя осуществляют после каждого поворота, фиксацию отклонителя относительно бурильной колонны осуществляют при совпадении требуемого и фактического положения отклонителя или при превышении угла поворота, в случае последнего поворот отклонителя до совмещения его положения с требуемым осуществляют путем уменьшения реактивного момента забойного двигателя при жесткой связи отклонителя с бурильной колонной. 2. Способ управления отклонителем при бурении скважины компоновкой с забойным двигателем по п. 1, отличающийся тем, что уменьшение реактивного момента забойного двигателя при совмещении отклонителя с требуемым положением осуществляют путем снижения расхода промывочной жидкости или снижения осевой нагрузки на долото.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5

Похожие патенты:

Изобретение относится к бурению, в частности предназначено для зарезки второго ствола

Изобретение относится к бурению интервалов отклонения скважины по зенитному углу и азимуту, а также для забуривания новых боковых стволов и стволов в аварийных случаях

Изобретение относится к бурению направленных скважин, в частности к устройствам для изменения направления бурения скважины

Изобретение относится к бурению горизонтальных, наклонных скважин, в частности к отклонителям регулируемым с изменяющимся углом

Изобретение относится к технологии производства строительных работ, а конкретнее к бестраншейной прокладке подземных коммуникаций для получения скважин в грунте заданной траектории

Изобретение относится к буровой технике и может быть использовано в роторном бурении для направленного искривления скважин

Изобретение относится к буровой технике и может быть использовано в роторном бурении для направленного искривления стволов бурящихся скважин или для зарезки вторых стволов при восстановлении бездействующих скважин

Изобретение относится к буровой технике и может быть использовано при бурении наклонно-направленных и горизонтальных скважин

Изобретение относится к буровой технике и может быть использовано для бурения наклонно направленных и горизонтальных скважин

Изобретение относится к буровой технике и может быть использовано при бурении наклонно-направленных и горизонтальных скважин с помощью винтового забойного двигателя

Изобретение относится к горному делу, в частности к средствам бурения при зарезке второго ствола

Изобретение относится к горному делу, в частности к средствам бурения при зарезке второго ствола

Изобретение относится к бурению наклонных скважин и представляет собой отклоняющее устройство, которое включает узел обсадной трубы с предварительно выполненными в ней окнами, соединенной с эксплуатационной колонной, установочную трубу, расположенную в обсадной трубе для размещения стержня отклонителя; шпонку, расположенную в трубе для взаимодействия с J-образным пазом на стержне отклонителя

Изобретение относится к области бурения нефтегазовых скважин, в частности к отклоняющим устройствам для бурения направленных скважин из основного ствола скважины

Изобретение относится к инструменту, применяемому для проводки наклонно-направленного ствола скважины с использованием забойного двигателя

Изобретение относится к буровой технике и может быть использовано для увеличения проходного сечения для инструмента при прорезании окна в эксплуатационной колонне, проводке второго ствола и подземного оборудования при дальнейшей эксплуатации скважины

Изобретение относится к бурению направленных скважин, в частности к героторным двигателям

Изобретение относится к буровой технике, а именно к устройствам для бурения наклонно-направленных скважин

Изобретение относится к области бурения наклонно направленных скважин посредством бурения гидравлическим двигателем

Изобретение относится к бурению скважин, а именно к инструменту для забуривания новых стволов из скважин

Изобретение относится к технологии строительства наклонно-направленных скважин в части управления направлением бурения в режиме обеспечения направления ствола скважины без извлечения системы на поверхность

www.findpatent.ru

Забойный двигатель-отклонитель | Банк патентов

Использование: в горной промышленности, а именно в конструкции забойных двигателей. Сущность изобретения: двигатель-отклонитель включает последовательно соединенные между собой с перекосом секции из эксцентричной рабочей пары и опоры, валы которых с различными осями вращения установлены с возможностью взаимодействия между собой через подвижный промежуточный вал. Подвижный промежуточный вал установлен с возможностью углового поворота относительно валов рабочей пары и опоры, а его соединение с валами рабочей пары и опоры выполнено в виде торцовых гребенчатых зацеплений с общим числом гребней не менее трех, причем гребни промежуточного вала на его взаимно противоположных торцах расположены во взаимно перпендикулярных плоскостях. 4 з.п. ф-лы, 1 ил.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ

Изобретение относится к двигателям-отклонителям и может быть использовано в нефтедобывающей промышленности при наклонно-направленном бурении. Известен забойный двигатель-отклонитель, включающий последовательно соединенные с перекосом секции из эксцентричной рабочей пары и опоры /1/. Вал ротора винтовой рабочей пары такого двигателя является продолжением ротора и вместе с ротором вращается вокруг своей оси и вокруг оси статора. Для соединения валов рабочей пары и опорной секции, имеющих различные оси вращения, используется подвижный промежуточный вал, который установлен под углом и к валу рабочей пары, и к валу опоры, и соединен с ними двумя универсальными шарнирами. Недостатком такого двигателя является сложность и громоздкость соединительных узлов валом, усложняющие весь двигатель, и сложность их изготовления и ремонтно-восстановительных работ. Целью изобретения является упрощение двигателя-отклонителя с одновременным повышением его надежности. Поставленная цель достигается тем, что в забойном двигателе-отклонителе, включающем последовательно соединенные между собой с перекосом секции из эксцентричной рабочей пары и опоры, валы которых с различными осями вращения установлены с возможностью взаимодействия между собой через подвижный промежуточный вал, подвижный промежуточный вал установлен с возможностью углового поворота относительно валов рабочей пары и опоры, а его соединение с валами рабочей пары и опоры выполнено в виде торцовых гребенчатых зацеплений с общим числом гребней не менее трех, причем гребни промежуточного вала на его взаимно противоположных торцах расположены во взаимно перпендикулярных плоскостях. Изобретение поясняется чертежом, на котором изображен общий вид забойного двигателя-отклонителя. Забойный двигатель-отклонитель состоит из последовательно соединенных между собой с перекосом под углом α секции 1 с эксцентричной рабочей пары 2 и секции 3 с опорой 4. Вал 5 рабочей пары 2 вращается вокруг своей оси 6, совпадающей с осью ротора 7 и вокруг оси 8 статора 9 рабочей пары 2. Оси 6 и 8 имеют эксцентриситет. Вал 10 опоры 4 вращается вокруг своей оси 11. Соосно с валом 10 и под углом перекоса секций 1 и 3 к валу 5 установлен промежуточный вал 12, через который взаимодействуют валы 5 и 10. Промежуточный вал 1 соединен с валами 5 и 10 торцовыми гребенчатыми зацеплениями 13 и 14. Гребни промежуточного вала на противоположных его торцах расположены во взаимно перпендикулярных плоскостях. В каждом зацеплении общее число параллельных между собой зубьев не менее трех. Зубья обоих гребней в зацеплении контактируют между собой боковыми поверхностями, которые могут быть армированы упругими элементами 15 или между которыми могут быть установлены тела качения 16. Торцы 17 зубьев, которые контактируют с основаниями ответных зубьев, могут быть скруглены. Между торцами зубьев гребня вала пары и основания зубьев гребня промежуточного вала может быть зазор 18. Двигатель-отклонитель работает следующим образом. Двигатель-отклонитель в составе компоновки низа бурильной колонны устанавливают на забое ствола скважины. В процессе бурения при прокачивании через рабочую пару 2 двигателя промывочной жидкости ротор 7, вращаясь вокруг своей оси, обкатывается по стенкам статора 9 вокруг оси 8. Вал 5 жестко скреплен с ротором 7, имеет две взаимно перпендикулярные степени свободы в торцовых гребенчатых зацеплениях 13 и 14, и передать движение ротора 7 на вал 10 может, только разложив его движение по окружности на два взаимно перпендикулярных направления, передвигаясь своим гребнем вдоль зацепления 13 с промежуточным валом 12 и одновременно вместе с валом 12 передвигаясь вдоль его зацепления 14 с валом 10. Таким образом, промежуточный вал 12 с двумя взаимно перпендикулярными гребенчатыми зацеплениями 13 и 14 обеспечивает ротору двумя степенями свободы передачу его вращения без каких-либо шарнирных соединений валу 10 опорной секции 3. Преимущества предлагаемого двигателя-отклонителя заключается в простоте и надежности передачи планетарного вращения ротора в искривленном двигателе опорному валу, что значительно удешевит бурение наклонно-направленных скважин забойными двигателями.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Забойный двигатель-отклонитель, включающий последовательно соединенные между собой с перекосом секции из эксцентричной рабочей пары и опоры, валы которых с различными осями вращения установлены с возможностью взаимодействия между собой через подвижный промежуточный вал, отличающийся тем, что подвижный промежуточный вал установлен с возможностью углового поворота относительно валов рабочей пары и опоры, а его соединение с валами рабочей пары и опоры выполнено в виде торцовых гребенчатых зацеплений с общим числом гребней не менее трех, причем гребни промежуточного вала на его взаимно противоположных торцах расположены во взаимно перпендикулярных плоскостях. 2. Двигатель-отклонитель по п. 1, отличающийся тем, что гребни вала рабочей пары в зацеплении с промежуточным валом установлены с зазором между их торцами и основаниями ответных гребней. 3. Двигатель-отклонитель по п. 1, отличающийся тем, что торцы гребней, контактирующие с основаниями ответных гребней, скруглены. 4. Двигатель-отклонитель по п. 1, отличающийся тем, что боковые контактные поверхности гребней одного из гребней зацепления армированы упругими элементами. 5. Двигатель-отклонитель по п. 1, отличающийся тем, что гребенчатое зацепление снабжено телами качения, установленными между боковыми контактирующими поверхностями гребней.

bankpatentov.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.

Л

Цель изобретения — повышение надежности работы.

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

Отклонитель для бурения наклонно направленных скважин забойным двига—

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 за— креплено долото. Внутри вала установлена с радиальным зазором относительно внутренних поверхностей валов тру— 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 мес— 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.

Отклонитель для бурения наклонно направленных скважин забойным двигателем Отклонитель для бурения наклонно направленных скважин забойным двигателем Отклонитель для бурения наклонно направленных скважин забойным двигателем 

Похожие патенты:

Изобретение относится к горной промьшотенности и позволяет повысить точность проводки шпура

Изобретение относится к буровой технике и позволяет упростить конструкцию и улучшить очистку забоя скважины

Изобретение относится к бурению и может быть использовано, в частности, для Изобретение относится к бурению и может быть использовано, в частности, для забуривания нового ствола скважины

Изобретение относится к устройствам для изменения направления буровой скважины и позволяет повысить эффективность забуривания дополнительного ствола скважины

Изобретение относится к области буровой техники и позволяет изменять азимут ствола скважины.- Устройство включает вал 1 с установленной на нем цилиндрической втулкой (ЦВ) 2

Изобретение относится к области машиИбстроения и служит для по ьппения надежности работы устройства

Изобретение относится к бурению скважин снарядами со съемным керно-

Изобретение относится к области буровой техники и предназначено для проводки искривленных участков скважины

Изобретение относится к буровой технике и позволяет повысить точность бурения и надежность работы снаряда

Изобретение относится к буровой технике и может быть использовано для бурения горизонтальных скважин

Изобретение относится к технике бурения, в частности к отклонителям забойных двигателей для бурения нефтяных и газовых скважин

Изобретение относится к буровой технике и может быть использовано для направленной зарезки вторых стволов и корректировки направления ствола скважины при роторном бурении

Изобретение относится к буровой технике и может быть использовано при бурении наклонно направленных и горизонтальных скважин с помощью забойного двигателя

Изобретение относится к бурению скважин, а именно к устройствам для изменения направления ствола скважины при роторном бурении

Изобретение относится к буровой технике и может быть использовано при бурении наклонно направленных и горизонтальных скважин с помощью винтового забойного двигателя

Изобретение относится к способам для проводки искривленных участков при бурении скважин

Изобретение относится к буровой технике и может использоваться при бурении наклонно-направленных скважин, в том числе в составе винтовых забойных двигателей

Изобретение относится к области бурения искривленных ответвлений стволов скважин от одного ствола и представляет собой отклоняющее устройство, используемое при бурении пары противолежащих искривленных ответвлений ствола скважины в подземном пласте от одного ствола скважины, содержащее трубу с открытыми концами, снабженную на своем верхнем конце соединительным средством для присоединения трубы с открытыми концами к колонне обсадных труб, и направляющий элемент, расположенный в трубе с открытыми концами у ее нижнего конца, причем этот направляющий элемент включает две полые наклонные направляющие, расположенные на его противоположных сторонах, причем стенка трубы с открытыми концами имеет удлиненные отверстия, обращенные к наклонным направляющим

Изобретение относится к буровой технике, м.б

www.findpatent.ru

забойный двигатель-отклонитель - патент РФ 2132444

Изобретение относится к буровой технике и может быть использовано при бурении наклонно-направленных и горизонтальных скважин. Технический результат, достигаемый изобретением: улучшение энергетических характеристик двигателя-отклонителя. Сущность изобретения: забойный двигатель-отклонитель содержит нижнюю направляющую секцию, кривой переводник и верхнюю двигательную секцию, которая состоит из отдельных энергетических секций с различными геометрическими размерами, взаимосвязанных соотношением для жестких систем: l1 = kDc-Dт(1)/tg(забойный двигатель-отклонитель, патент № 2132444-забойный двигатель-отклонитель, патент № 2132444), l2 = Dт(1)-Dт(2)/tg(забойный двигатель-отклонитель, патент № 2132444-забойный двигатель-отклонитель, патент № 2132444), ...ln = Dт(n-1)-Dт(n)/tg(забойный двигатель-отклонитель, патент № 2132444-забойный двигатель-отклонитель, патент № 2132444), где k - коэффициент уширения скважины; l1, l2, ln, - соответственно длины первой, второй, n-й энергетических секций, м; D с - диаметр скважины, м; Dт(1), Dт(2), Dт(n) - соответственно диаметры первой, второй, n-й энергетических секций, м;забойный двигатель-отклонитель, патент № 2132444 - угол перекоса осей кривого переводника, град.;забойный двигатель-отклонитель, патент № 2132444 - угол наклона оси нижней направляющей секции к оси скважины, град., а для упругих и гибких систем - определяемых экспериментальным путем. 1 ил. Изобретение относится к буровой технике, а именно к гидравлическим забойным двигателям-отклонителям, и может быть использовано для искривления ствола скважины с постоянной интенсивностью. Известен турбинный отклонитель, включающий нижнюю направляющую секцию, кривой переводник, верхнюю турбинную секцию /1/. Недостатком данного турбинного отклонителя является неудовлетворительная энергетическая характеристика из-за ограничений длины верхнего двигательного звена, следствием чего являются низкие показатели работы долот. Известны секционные турбинные отклонители, состоящие из шпинделя-отклонителя и нескольких турбинных секций /2, с. 31/. Их недостатком является то, что они не обеспечивают достаточно высокой интенсивности набора зенитного угла из-за увеличения длины верхнего двигательного звена, имеющего равный диаметр по всей длине. Обусловлено это тем, что согласно формуле 7.4 /2, с. 176/забойный двигатель-отклонитель, патент № 2132444забойный двигатель-отклонитель, патент № 213244410 = [забойный двигатель-отклонитель, патент № 2132444sin(забойный двигатель-отклонитель, патент № 2132444n-забойный двигатель-отклонитель, патент № 2132444)забойный двигатель-отклонитель, патент № 2132444180/забойный двигатель-отклонитель, патент № 2132444]/(L1+L2) с увеличением длины верхнего плеча L2 интенсивность набора зенитного угла забойный двигатель-отклонитель, патент № 2132444забойный двигатель-отклонитель, патент № 213244410 уменьшается. Задачей изобретения является повышение эффективности работы долот при бурении с отклонителем. Технический результат - улучшение энергетической характеристики отклонителя. Поставленная задача и технический результат достигаются тем, что в известном забойном двигателе-отклонителе, содержащем нижнюю направляющую секцию, кривой переводник и верхнюю двигательную секцию, верхняя двигательная секция отклонителя состоит из отдельных энергетических секций с различными геометрическими размерами, взаимосвязанных соотношением для жестких систем: l1 = kDc-Dт(1)/tg(забойный двигатель-отклонитель, патент № 2132444-забойный двигатель-отклонитель, патент № 2132444), l2 = Dт(1)-Dт(2)/tg(забойный двигатель-отклонитель, патент № 2132444-забойный двигатель-отклонитель, патент № 2132444), ln = Dт(n-1)-Dт(n)/tg(забойный двигатель-отклонитель, патент № 2132444-забойный двигатель-отклонитель, патент № 2132444), (1) где k - коэффициент уширения скважины; l1, l2, ln - соответственно длины первой, второй, n-й энергетических секций, м; Dс - диаметр скважины, м; Dт(1), Dт(2), Dт(n) - соответственно диаметры первой, второй, n-й энергетических секций, м;забойный двигатель-отклонитель, патент № 2132444 - угол перекоса осей кривого переводника, град;забойный двигатель-отклонитель, патент № 2132444 - угол наклона оси нижней направляющей секции к оси скважины, град. При проведении анализа уровня техники Заявитель не обнаружил аналог, характеризующийся признаками, идентичными всем существенным признакам заявленного изобретения. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "новизна". Изобретение существенно улучшает энергетическую характеристику забойного отклонителя и обеспечивает сохранение интенсивности набора зенитного угла, что позволяет качественно отрабатывать буровые долота, тем самым решая наболевшую проблему повышения показателей работы долот большого диаметра при бурении сильно искривленного ствола скважины, особенно на больших глубинах. На основании изложенного можно сделать вывод о соответствии изобретения критерию "изобретательский уровень". На фиг. 1 показана предлагаемая конструкция забойного отклонителя, которая включает в себя шпиндель 1, на вал которого навинчивается долото 2. Корпус шпинделя является нижней направляющей секцией отклонителя, к нему через кривой переводник, с углом перекоса осей забойный двигатель-отклонитель, патент № 2132444, присоединяется первая двигательная секция 3 с диаметром корпуса, равным диаметру корпуса шпинделя 1, и длиной l1. Затем присоединяется вторая двигательная секция 4 меньшего диаметра и длиной l2 и т.д. Длины рабочих секций рассчитываются из условия заданной интенсивности искривления до касания их верхних торцов стенки ствола скважины, противоположной направлению искривления, и определяются соотношением (1). Забойный отклонитель работает следующим образом. При прохождении в искривленном стволе отклонитель, жесткость которого значительно выше жесткости бурильных труб, прижимается верхними торцами рабочих секций, диаметр которых ступенчато уменьшается, к стенке скважины, противоположной направлению искривления, при этом его опорные точки А, В, С и т.д. перемещаются, повторяя профиль пробуренного ствола, и любая другая точка этой жесткой системы двигается по аналогичной траектории, тем самым обеспечивая надежное удержание отклонителя в плоскости искривления скважины с заданной интенсивностью. В то же время комплектование двигательной части отклонителя энергетическими секциями различного диаметра значительно улучшает его характеристику, что позволяет создать оптимальный режим бурения для качественной отработки долот. При нарушении соотношений (1) двигатель из жесткой системы переходит в упругую или гибкую, для которых точный расчет параметров кривизны аналитическим путем затруднен. Поэтому оценка этого параметра производится экспериментальными исследованиями. Однако за счет лучшей энергетической характеристики и проходимости по искривленному стволу предлагаемый двигатель-отклонитель эффективнее прототипа. Источники информации. 1. Забойные двигатели и запасные части. Каталог.- М.: Недра, 1980. 2. Бурение наклонных скважин. Справочник. /А.Г. Калинин, Н.А.Григорян, Б.3.Султанов.- М.: Недра, 1990 (прототип), стр. 31, 176.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Забойный двигатель-отклонитель для бурения искривленных стволов скважины, содержащий нижнюю направляющую секцию, кривой переводник и верхнюю двигательную секцию, отличающийся тем, что верхняя двигательная секция отклонителя состоит из отдельных энергетических секций с различными геометрическими размерами, взаимосвязанных соотношением для жестких систем: l1= kDc-Dт(1)/tg(забойный двигатель-отклонитель, патент № 2132444-забойный двигатель-отклонитель, патент № 2132444), l2= Dт(1)-Dт(2)/tg(забойный двигатель-отклонитель, патент № 2132444-забойный двигатель-отклонитель, патент № 2132444), .... забойный двигатель-отклонитель, патент № 2132444 где k - коэффициент уширения скважины; l1, l2, ln - соответственно длины первой, второй, n-й энергетических секций, м; Dc - диаметр скважины, м; Dт(1), Dт(2), Dт(n) - соответственно диаметры первой, второй, n-й энергетических секций, м;забойный двигатель-отклонитель, патент № 2132444 - угол перекоса осей кривого переводника, град;забойный двигатель-отклонитель, патент № 2132444 - угол наклона оси нижней направляющей секции к оси скважины, град, а для упругих и гибких систем определяемых экспериментальным путем.

www.freepatent.ru