Устройство для бурения наклонно-направленных скважин

 

1.УСТРОЙСТВО ДЛЯ БУРЕНИЯ НАКЛОННО НАПРАВЛЕННЫХ СКВАЖИР, вклю чающее эллипсный кожух, расположенный в его внутренней полости с возможностью вращения полый вал, связа ные с ним вьщвижные в радиальном направлении и взаимодействующие с внутренней поверхностью эллипского кожуха плунжеры., полости которых сообщены с источником давления, и породоразрушающий инструмент, лезви которого связаны с плунжерами о тличающееся тем, что, с целью упрощения конструкции, оно снабжено обратным клапаном, настроенным на давление меньшее, чем давление промывочной жидкости, но большее разности между давлением промывочной жидкости и давлением, снижающимся при расширении полостей плунжеров в положении их по большой оси эллипсного кожуха, причем с источником давления полости плунжеров сообщены через полость вала, а обратный клапан установлен ниже места сообщения полостей плунжеров с по- Q лостью вала. - S 2.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что плунжеры соединены между собой прз жиной. 3.Устройство по пп. 1 и 2, отличающееся тем, что, с целью повышения скорости бурения, оно снабжено расположенной на конце полого вала буровой коронкой, диаметр которой равен длине малой оси эллипсного кожуха.

COIO3 СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

„„SU,, 1143824

1С51) Е 21 В 7/08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (54)(57) 1.УСТРОЙСТВО ДЛЯ БУРЕНИЯ

НАКЛОННО НАПРАВЛЕННЫХ СКВАЖИН, включающее эллинсный кожух, расположенный в его внутренней полости с возможностью вращения полый вал, связанные с ним выдвижные в радиальном направлении и взаимодействующие с внутренней поверхностью эллипсного кожуха плунжеры., полости которых сообщены с источником давления, и породоразрушающий инструмент, лезвия

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3594520/22-03 (22) 23.05.83 (46) 07.03.85. Бюл. У 9 (72) П.В. Майданский, В.В. Уразов, В.М. Гончаров,В.Ф. Шмидт и А.И.Сардов (71) Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-конструкторский угольный институт (53) 622.243.2(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

9 187693, кл. Е 21 В 7/04, 1965.

2. Авторское свидетельство СССР

II 969882, кл. F. 21 В 7/08, 1980 (прототип). которого связаны с плунжерами о тл и ч а ю щ е е с я теир что, с целью упрощения конструкции, оно снабжено обратным клапаном, настроенным на давление меньшее, чем давление промывочной жидкости, но большее разности между давлением промывочной жидкости и давлением, снижающимся при расширении полостей плунжеров в положении их по большой оси эллипсного кожуха, причем с источником давления полости плунжеров сообщены через полость вала, а обратный клапан установлен ниже места сообщения полостей плунжеров с полостью вала.

IQ

2. Устройство го п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что плуижеры соединены пенну собой друниной. и

3. Устройство по пп. 1 и 2, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения скорости бурения, оно снабжено расположенной на конце

Оббив полого вала буровой коронкой, диаметр которой равен длине малой оси эллипсного кожуха.

СЮ

11.43824

Изобретение относится к буровой технике, в частности к техническим средствам для наклонно направленного бурения скважин.

Известно устройство для бурения наклонно направленных скважин, вклю- чающее породоразрушающий инструмент с рабочими лезвиями, вал, гидроцилиндры с плунжерами, закрепленными на ,рабочих лезвиях породоразрушающего 10 инструмента и аккумуляторы, сообщающиеся гидравлически каналами между собой и гидроцилиндрами 1).

Недостаток устройства заключается в сложности конструкции и невоз15 можности использования устройства в скважинах малого диаметра.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является устройство для бурения наклонно направленных скважин, включающее эллипсный кожух„ расположенный в его внутренней полости с возможностью вращения полый вал, связанные с ним выдвиж25 ные в радиальном направлении и взаимодействующие с внутренней поверхностью эллипсиого кожуха плунжеры, полости которых сообщены с источником давления, и породоразрущающий инструмент, лезвия которого связаны с плунжерами P2).

При бурении таким устройствам, всю нагрузку воспринимают на себя рабочие лезвия, которые в свою очередь, значительную часть этой на- 35 грузки передают на плунжера. В связи с этим возникает необходимость выполнять плунжера с достаточньм запасом прочности, что в свою оче» редь приводит к снижению прочности 4О вала, внутри гидроцилиндров которых они совершают возвратно поступательное движение. При бурении. скважин малого сечения прочностные факторы выполнения плунжеров

B 8ctJIR сдерживают повьппение скорости бурения. Также можно отметить, что в описанном устройстве трущиеся поверхности плунжеров и гидроцилиндров необходимо выполнять с высо- 50 кими классами точности и шероховатости, иначе возникает необходимость производить частую зарядку аккумуляторов, предназначенных для компенсации давления и подпит- 55 ки гидроцилиндров.

Целью. изобретения является упрощение конструкции устройства.

Указанная цель достигается тем, что устройство для бурения наклонно направленных скважин включающее эллип кожух, расположенный в его внутренней полости с возможностью вращения полый вал, связанные .с ним выдвижные в радиальном направлении и взаимодействующие с внутренней поверхностью эллипсного кожуха плунжеры, полости которых сообщены с источни сом давления, и породоразрушающим инструментом, лезвия которого связаны с плунжерами, снабжено обратным клапаном, настроенным на давление, меньшее чем давление промывочной жидкости, но большее разности между давлением промывочной жидкости и давлением, снижающимся при расширении полости плунжеров в .положении их по большой оси эллипс1 ного кожуха, причем с источником давления полости плунжеров сообщены через полость вала, а обратный клапан установлен ниже места сообщения полостей плунжеров с полостью вала.

Кроме того, плунжеры соединены между собой пружиной.

Причем с целью повышения скорости бурения, оно снабжено расположенной на конце полого вала буровой коронкой, диаметр которой равен длине малой оси эллипсного кожуха.

На фиг. 1 показано устройство для бурения наклонно-направленных скважин, разрез; на фиг. 2 — сечеwe А-А на фиг. 1; на фиг. 3 — сечение Б-Б на фиг. 1.

Устройство включает эллипсный кожух 1, внутри которого посредствомвинтов 2 закреплены два опорных подшипника 3 скольжения, имеющих окна для выноса продуктов бурения .

В подшипниках 3 размещен вал 4, имеющий канал для подачи промывочной жидкости и паз, внутри которого подвижно в радиальном направлении установлены плунжеры 5, жестко связанные с рабочими лезвиями породоразрушающего инструмента.

Плунжеры 5 установлены с возможностью взаимодействия с внутренней поверхностью эллипсного кожуха 1, а полости плунжеров сообщены с источником давления (не показан) через полость вала 4, Внутри канала вала для промывочной жидкости ниже места сообщения полостей плунжеров и вала установлен тельное движение плунжеры 5. В момент когда ось плунжеров 5 совпадает с малой осью кожуха 1 (фиг. 2) ими ограничена полость определенного объема заполнения промывочной жидкостью. Обратный клапан 6 в это время открыт. IIo мере вращения вала 4 наступает момент, когда ось плунжеров 5 совпадает с большой осью эллипсного кожуха 1. Объем полости, заполненный промывочной жидкостью, ограниченный плунжерами 5 в этот момент максимальный. Так как вал 4 вращается со скоростью "

300 об/мин, то за одну минуту этот объем изменяется от минимального к максимальному 600 раз. Вследствие этого и изменяется давление, с которым промывочная жидкость воздействует на плунжеры 5. Поэтому в период увеличения объема полости, ограниченной плунжерами 5, необходимо предотвратить утечку промывочной жидкости из этой полости. Это условие соблюдается, так как в случае уменьшения давления обратный клапан, настроенный на определенное давление, закрывается. Из описанного видно, что обратный клапан 6 работает в импульсном режиме, а следовательно, и промывочная жидкость в зону резания подается дискретно, что благоприятно сказывается на условиях удаления продуктов бурения из эоны резания.

В связи с тем, что значительная часть сечения забоя скважины, а именно окружность, диаметр которой равен величине наружной поверхности малой оси эллипсного кожуха ! разрушается буровой коронкой, установленной на конце вала, производительность бурения повышается. °

3 1143824 обратный клапан 6, настроенный на давление, величина которого меньше давления промывочной жидкости, но больше разности между давлением промывочной жидкости и падением давления при расширении полости плунжеров в положении их по большой оси эллипсного кожуха.

Плунжеры 5 соединены между собой пружиной,7. На конце вала 4 закреп- 10 лена буровая коронка 8, диаметр которой по режущим кромкам равен размеру малой о и эллипсного кожуха 1.

Устройство работает следующим образом. 15

К валу 4 прикладывается осевое усиление и вращательный. момент.

При этом буровая коронка 8 формирует передовую скважину, диаметр которой равен наружному размеру малой оси эллипсного кожуха 1. Одновременно плунжеры 5, а в месте с ними и рабочие=лезвия породоразрушающего инстру. мента под действием пружины 7 и давления промывочной жидкости, совер- 25 шают возвратно-поступательное движение. При этом лезвия породоразрушающего инструмента производят разбуривание передовой скважины до фор1 мы и размеров, задаваемых эллипсным jp кожухом, 1, вместе с этим кожух 1 стремится повернуться вокруг своей оси, в результате чего непрерывно контактирует со стенками скважины, имеющей в сечении форму эллипса. На35 дежный контакт кожуха 1 обеспечивает бфрение скважины в заданном направлении. Работу обратного клапана 6, : настроенного на давление меньшее ,чем давление промывочной жидкости, поступающей непосредственно в .зону резания, можно описать следующим образом.

Насос, подающий промывочную жидкость, постоянно поддерживает дав- 45 ление внутри канала вала 4,равное например — 10 атм, Обратный клапан в этом случае необходимо настроить на давление 8 — 9 атм. При бурении скважин, размер которой по малой 50 и большой осях эллипса соответственно равен 90 мм и 110 мм, производительность насоса должна быть не менее 80 л/мин. Это условие обусловлено конструктивными размера- 55 ми и целесообразной точностью изготовления паза, внутри которого совершают возвратно-поступаРазмещение на конце вала буро вой коронки, посредством которой производится бурение передовой скважины, диаметром равным наружной поверхности малой оси эллипсного кожуха, позволяет разгрузить лезвия породоразрушающего инструмента,, что дает возможность резко повысить скорость бурения. Выполнение в вале сквозного паза, связанного с каналом для подачи промывочной жидкости, и размещенных внутри этого паза плун>керов с рабочими лезвиями породоразрушающего инструмента позволяет понизить требования к точ1143824.6-Ю

Составитель В. Родина

Редактор А. шандор Техред С.йовжий

Корректор А. Обручар

Заказ 867/?6 Тираж 540

BHHHIIH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

Филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная, 4 ности и шероховатости изготовления трущейся пары паз-плунжер. Установленный в. канале, непосредственно перед пазом со стороны забоя скважины, обратный клапан дает возможность поддерживать постоянное давление промывочной жидкости на плунжер.

Технико-экономическая эффективность заключается в снижении мате5 риальных затрат, связанных с проводкой наклонных скважин.