Устройство для предотвращения и ликвидации заклинивания в скважине компоновки бурильного инструмента

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ И ЛИКВИДАЦИИ ЗАКЛИНИВАНИЯ В СКВАЖИНЕ КОМПОНОВКИ БУРИЛЬНОГО ИНСТРУМЕНТА, состоящее из полого центрального вала с элементами соединения его с компоновкой и корпуса с армированными ребрами, концентрично расположенного на наружной поверхности вала с возможностью вращения и осевого перемещения и имеющего на верхней торцовой поверхности выступы, грани которых по ходу вращения вала выполнены с левым уклоном для взаимодействия с соответствующими выступами вала, отличающееся тем, что, с целью обеспечения возможности ликвидации заклиниваний компоновки бурильного инструмента в желобах искривленных участков скважины, ось наружной поверхности вала смещена относительно оси элементов соединения с комповкой , а ребра выполнены продольными. (О

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К A ВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3554005/22-03 (22) 21.02.83 (46) 23.05.84. Бюл. № 19 (72) Л. Г. Алексеев, О. Ю. Бергштейн, М. А. Великосельский, М. И. Ворожбитов и Д. И. Индрупский (71) Всесоюзный ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский институт буровой техники (53) 622.24.053 (088.8) (56) 1. Самотой А. К. Предупреждение и ликвидация прихватов труб при бурении скважин. М., «Недра», 1979, с. 162-163.

2. Зарубежная техника и технология ликвидации прихватов колонны труб в глубоких скважинах. М., ВНИИОЭНГ, 19?7, с, 75-76 (прототип). (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ И ЛИКВИДАЦИИ ЗАКЛИ„„SU„„1093787 А з Е 21 В 23/00; Е 21 В 31/107

НИВАНИЯ В СКВАЖИНЕ КОМПОНОВ КИ БУРИЛЬНОГО ИНСТРУМЕНТА, состоящее из полого центрального вала с элементами соединения его с компоновкой и корпуса с армированными ребрами, концентрично расположенного на наружной поверхности вала с возможностью вращения и осевого перемещения и имеющего на верхней торцовой поверхности выступы, грани которых по ходу вращения вала выполнены с левым уклоном для взаимодействия с соответствующими выступами вала, отличаюи ееся тем, что, с целью обеспечения возможности ликвидации заклиниваний компоновки бурильного инструмента в желобах искривленных участков скважины, ось наружной поверхности вала смещена относительно оси элементов соединения с комповкой, а ребра выполнены продольными.

1093787

5 l0 компоновки бурильного инструмента, состоящее из полого центрального вала с элементами соединения его с компоновкой и 30 корпуса с армированными ребрами, концентрично расположенного на наружной поверхности вала с возможностью вращения и осевого перемещения и имеющего на верхней торцовой поверхности выступы, грани которых по ходу вращения вала выполнены З5 с левым уклоном для взаимодействия с соответствующими выступами вала (2).

Недостатком известного устройства является отсутствие возможности ликвидации заклинивания в желобах искривленных участков скважины, так как оно не может быть использовано для создания поперечных колебаний в скважине.

Целью - изобретения является обеспечение возможности ликвидации заклинива45 в устройстве для предотвращения и ликвидации заклинивания в скважине компо-,. новки бурильного и нструмента, состоящем из полого центрального вала с элементами соединения его с компоновкой и корпу-

Изобретение относится к инструменту, при мененяемому при бурении скважин, в частности к устройствам, используемым для предотвращения и ликвидации прихватов компоновки бурильного инструмента.

Известно устройство для ликвидации прихвата бурильного инструмента, состоящее из корпуса, через который передаются вибрации на прихваченный инструмент, вала с насаженным на него на шпонках дебалансом, создающим вибрации, и шлицевой полумуфты, через которую вал турбобура соединяется с валом вибратора (1).

Однако это устройство не входит в компоновку бурильного инструмента и не предотвращает ее от заклинивания в скважине при подъеме инструмента. Кроме того, при ликвидации прихвата компоновки бурильного инструмента устройство имеет низкую эффективность, так как при поперечных колебаниях амплитуды неодинаковы вдоль длины освобождаемой колонны и эффективность вибраций на разных участках колонны тоже различна, но с увеличением расстояния от устройства до места прихвата амплитуды значительно уменьшаются.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является устройство для предотвращения и ликвидации заклинивания в скважине ния компоновки бурильного инструмента в желобах искривленых участков скважины.

Поставленная цель достигается тем, что са с армированными ребрами, концентрично расположенного на наружной поверхности вала с вомзожностью вращения и осевого перемегцения и имеющего на верхней торцовой поверхности выступы, грани которых по ходу вращения вала выполнены с левым уклоном для взаимодействия с соот15

25 ветствующими выступами вала, ось наружной поверхности вала смещена относительно оси элементов соединения с компоновкой, а ребра выполнены продольными.

На фиг. 1 показано предлагаемое устройство, общий вид; на фиг. 2 — разрез

А-А на фиг. 1.

Устройство для предотвращения и ликвидации заклинивания в скважине компоновки бурильного инструмента состоит из полого центрального вала 1, имеющего в верхней и нижней частях присоединительные резьбы 2 и 3, с помощью которых он присоединяется вверху к бурильной колонне, а внизу может быть присоединен или к компоновке низа бурильной колонны, или к другому звену бурильной колонны, исходя из целесообразности места его установки для предохранения компоновки от заклинивания. На наружной поверхности 4 центрального вала 1 концентрично с возможностью вращения и осевого перемещения размещен корпус 5 с уложенными и запаянными в пазах 6, выполненных в ребрах 7, твердосплавными элементами, образующими выступы 8. Для взаимодействия вала, а. следовательно, и компоновки с корпусом устройства на верхней торцовой поверхности корпуса выполнены выступы 9 с вертикальными гранями и гранями с левым уклоном, а на корончатой втулке 10 выполнены ответные выступы 11. Ось наружной поверхности 4 центрального вала смещена отно- сительно оси элементов соединения вала с компоновкой, т. е. относительно, присоединительных резьб 2 и 3. Со стороны эксцентричной части вала расположены продольные промывочные каналы 12, глубина которых ограничена окружностью с центром, лежащим на продольной оси, и радиусом, равным расстоянию от продольной оси до наименее удаленной точки поперечного сечения вала. В верхней части вала имеется переводник 13, который присоединяется к валу с помощью резьбы.

Устройство включается в компоновку бурильного инструмента. Оно может быть установлено между забойным двигателем и бурильной колонной. Дополнительно мо1 жет быть включено еще несколько таких же устройств между звеньями бурильной колонны с различными диаметральными габаритами или с различными весовыми характеристиками (например, ЛБТ и УБТ и т. д.). При этом необходимым условием является превышение диаметрального габарита устройства над диаметральным габаритом элементов компоновки, которые могут заклиниваться в скважине.

Устройство работает следующим образом.

В процессе бурения при работе забойного двигателя устройство выполняет функцию центратора, поскольку его диаметральные габариты больше габаритов забойного лоба, в результате чего может происходить заклинивание элементов компоновки, находящихся ниже устройства. Для ликвидации заклинивания элементов компоновки предлагаемое устройство предусматривает выполнение наружной поверхности 4 центрального вала. 1 взаимодействующей с внутренней поверхностью корпуса, с эксцентриситетом, и выполнение ребер 7 йа корпусе 5 продольными с наличием клиновидных выступов 8. Благодаря продольно расположенным на корпусе 5 ребрам 7 с выступающими клиновидными твердосплавными выступами 8, контакт со стенками желоба будет происходить по ним, и движение устройства в стволе скважины осуществляется как на направляющих.

При ликвидации заклинивания элементов компоновки в желобе искривленного участка скважины осуществляют проворот колонны, при этом, благодаря эксцентрично расположенному относительно продольной оси колонны корпусу 5 устройства, которое закреплено в желобе путем внедрения в него расположенных на корпусе 5 продольных ребер 7 с клиновидными выступами 8, обеспечивается создание поперечных колебаний, 25 которые способствуют выводу заклиненного элемента компоновки из желоба. Освобождение самого корпуса 5 устройства от заклинивания производится посредством опускания и вращения бурильной колонны. В результате вращения происходит взаимо30 действие выступов 9 корпуса 5 и втулки

10 и освобождение корпуса 5 устройства.

Предложенное устройство, благодаря смещению оси центрального вала устройства относительно оси компоновки и продольному расположению ребер на корпусе

35 устройства, при вращении вала в корпусе, закрепленном в стволе скважины (как в радиальном подшипнике), генерирует поперечные колебания с амплитудой, равной удвоенной величине смещения оси централь4О ного вала, механически передающиеся на заклиненные в желобе элементы компоновки и направленные в сторону открытого участка поперечного сечения желоба, приводящие к отрыву от стенок желоба заклиненных элементов.

45 Устройство позволяет одновременно и предохранять компоновку от заклинивания и ликвидировать ее заклинивание в желобах искривленных участков скважины.!

093787 двигателя. При работе забойного двигателя с одновременным вращением бурильной колонны имеет место планетарное центрирование; корпус 5 устройства, благодаря эксцентричному расположению относительно продольной оси колонны и присоедини- 5 тельных элементов (резьб 2 и 3), обкатывается по стенке скважины, центрируя компоновку низа бурильной колонны. При этом корпус 5, прижимаясь своей верхней торцовой поверхностью к корончатой втулке 10, совершает вращение против часовой стрелки, проскальзывая выступами 9 по наклонным граням выступов 11 корончатой втулки 10 вала 1.

Нагруженной является эксцентричная часть (наружная поверхность) вала 1, так 15 как вращающаяся внутренняя поверхность корпуса оказывается постоянно прижатой к ней. Благодаря расположенным на эксцентричной части промывочным каналам, эта нагруженная часть постоянно омывается потоком жидкости, выносящим продукты износа (металлические частицы) соприкасающихся поверхностей вала и корпуса, что способствует затруднению процесса схватывания нагруженных поверхностей, повышает надежность работы устройства.

При подъеме компоновки бурильного инструмента предложенное устройство, диаметральный габарит которого больше диаметральных габаритов элементов компоновки, защищает ее на прямолинейных участках ствола скважины от попадания в желоба и заклинивания в них. Однако на этих прямолинейных участках не исключено заклинивание корпуса 5 самого устройства.

Для ликвидации этого заклинивания устройство имеет на верхней торцовой поверхности корпуса выступы 9 с вертикальными гранями и гранями с левым уклоном, а на корончатой втулке 10, установленной на валу 1, выполнены ответные выступы 11, аналогичные выступам 9.

В процессе ликвидации заклинивания корпуса осуществляют вращение бурильного инструмента, имеющего возможность осевого перемещения, и с помощью взаимодействия выступов 9 на корпусе 5 и корончатой втулке 10 освобождается корпус устройства (путем смещения вниз ударами) .

При наличии искривленного участка ствола скважины устройство не защищает элементы компоновки от попадания в же1093787

Составитель Т. Войтух

Редактор А. Шишкина Техред И. Верес Корректор О. Билак

Заказ 3392/27 Тираж 564 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1 l3035, Москва., УК вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4