Устройство для ориентирования отклонителя в искривленном участке скважины

 

Изобретение относится к технике бурения скважин и позволяет повысить надежность работы и ускорить ориентирование отклонителя в процессе бурения . Устройство включает силовой корпус (К) 3 и преобразователь деформации в виде упругого цилиндрического К5, жестко связанного с КЗ. Внутри КЗ установлены датчик перепада давления , гидроусилитель с рабочим и управляющим клапанами и основной падроцилиндр (ГЦ) с поршнем и.штоком (И). Внутри К5 на опорах установлена с возможностью проворота жесткая штанга 30. Перпендикулярно штанге ЗО-в средней ее части укреплен первый дополнительный ГЦ 31 с Ш 32, установленным с возможностью взаимодействия Я i (Л ел о:, СЛ N О5

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИМ ц g E 21 В 47/022

РПИСАНИЕ ИЗРБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМ У СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4243745/23-03 (22) 13.05.87 (46) 07.02.89. Вюл. Р 5 (71) Конструкторско-технологическое бюро Калушского завода "Карпатнефте1а маш им. 50-летия Великой Октябрьской социалистической революции (72) Б.А. Вацык, В.11. Ивасив, Ю.А. Фетько, В.M. Иойсеенко, И. В. Гладун и Н.Н.Ногач (53) 622.242 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 735755, кл. Е 21 В 47/022, 1977.

Авторское свидетельство СССР

Р 1266977, кл, Е 21 В 47/022, 1985. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОРИЕНТИРОВАНИЯ

ОТКЛОНИТЕЛЯ В ИСКРИВЛЕННОИ УЧАСТКЕ

СКВАЖИНЫ

ÄÄSUÄÄ 1456546 А1 (57) Изобретение относится:.к технике бурения скважин и позволяет повысить надежность работы и ускорить ориентирование отклонителя в процессе бурения. Устройство включает силовой корпус (К) 3 и преобразователь деформации в виде упругого цилиндрического

К5, жестко связанного с КЗ. Внутри

КЗ установлены датчик перепада давления, гидроусилитель с рабочим и управляющим клапанами и основной гидроцилиндр (ГЦ) с поршнем и штоком (Ш).

Внутри К5 на опорах установлена с возможностью проворота жесткая штанга 30. Перпендикулярно штанге 30 в . средней ее части укреплен первый дополнительный ГЦ 31 с Ш 32, установленным с возможностью взаимодействия

1456546 со стенкой К5, Второй дополнительный теля 48. В скважине 47 бурильную

ГЦ размещен соосно КЗ и прикреплен колонну 46 проворачивают и контролик основанию основного ГЦ. Рабочие руют давление и напорной линии. В тот полости дополнительных ГЦ гидравли- момент, когда торец liI 32 ГЦ 31 макчески связаны между собой, а Ш вто- симально удален от стенки К5, резко рого дополнительного ГЦ соединен с уменьшается давление, что свидетельуправляющим клапаном гидроусилителя. ствует о правильном ориентировании

Предварительно ориентируют КЗ относи- отклонителя 48. 5 ил. тельно плоскости действия отклони- .

Изобретение относится к бурению скважин и предназначено для ориентирования отклонителя в искривленном участке ствола скважины.

Цель изобретения — повышение надежности работы и ускорение процесса ориентирования непосредственно в процессе бурения.

На фиг. 1 схематично приведено устройство для ориентирования отклонителя, верхняя часть, на фиг. 2 — то я е, нижняя часть; на фиг.3 — разрез .А-А на фиг.2; на фиг.4 — вид Б на фиг.2; на фиг.5 — компоновка устройства в бурильной колонне .

Устройство содержит датчик 1 перепада давления, гидроусилитель 2, установленные в силовом корпусе 3, и преобразователь 4 деформации, выполненный в виде цилиндрического упругоro корпуса 5, жесткость которого значительно ниже жесткости других элементов компоновки бурильного инструмента.

Датчик 1 представляет собой перегородку круглого сечения, в центре которой размещено клапанное седло 6, а в радиальном напРавлении выполнены шунтирующие отверстия 7. По отношению к корпусу 3 датчик 1 уплотнен ре-. зиновым кольцом 8. Датчик служит для сигнализации на дневную поверхность по гидравлическому каналу связи о положении отклонителя в регламентируемых направлениях в скважине.

Гидроусилитель 2 содержит .основной гидроцилиндр 9, в котором подвижно установлен поршень 10, жестко связанный со штоком 11. Верхняя надпоршневая полость 12 гидроцилиндра 9 гидравлически сообщена с наружной средой посредством центрирующей втулки 13 с пазами в осевом направлении. На штоке 11 установлен рабочий клапан 14, который предназначен для перекрытия седла 6 датчика 1 в моменты несоот5 ветствия положения отклонителя заданному направлению. В верхней части штока 11 выполнены продольные сквозные пазы 15, соединяющие зону повышенного давления, находящуюся выше датчика 1, с нижней надпоршневой полостью 16 гидроцилиндра 9 посредством осевого канала 17. Пазы 15 одновре.менно служат фильтром для части потока промывочной жидкости проходя15 щего через осевой канал 17 и седло 18 управляющего клапана гидроусилителя 2.

Седло 18 выполнено в днище,гидроцилиндра 9, который установлен в корпу-. се 3 на проточной опоре 19.

Кроме того, устройство содержит второй дополнительный гидроцилиндр

20 с подвижным поршнем 21. Последний жестко связан со штоком 22, который соединен с управляющим клапаном 23 гидроусилителя 2. Второй дополнительный гидроцилиндр 20 размещен соосно в силовом корпусе 3 и посредством обоймы с окнами 24 прикреплен к ос30 нованию основного гидроцилиндра 9. .На штоке 22 и гидроцилиндре 20 установлен компенсатор 25 давлвиия. Подпоршневая полость 26 каналом 27 соединена с муфтой 28 узла стыковки и герметизации.

35 Внутри упругого цилиндрического корпуса 5 соосно на двух опорах 29 установлена с воэможностью поворота жесткая штанга 30, перпендикулярно которой в средней ее части укреплен 0 первый дополнительный гидроцилиндр .31 со штоком 32, установленным с воэможностью взаимодействия сО стен1456546 кой упругого корпуса 5 под действием пружины 33.

На штоке 32 и первом дополнитель " ном гидроцилиндре 31 установлен ком5 пенсатор 34 давления, а также металлический кожух 35 для защиты от абразивного износа и механических пов-. реждений прокачиваемым при бурении раствором. Полость 36 под поршнем 37 0 заполнена рабочей жидкостью и гидравлическим каналом 38 соединена с ниппелем 39 узла стыковки и герметизации. Штанга 30 специальным ключом, одеваемым на ее квадратный наконечник )5

40, может поворачиваться и фиксиро . ваться в регламентируемом положении при ориентировании устройства перед спуском в скважину. Положение штока 32 по отношению к корпусу 5 контролируется 20 репером 4 1, нанесенным на торец наконечника 40 штанги 30 (фиг.4).

Преобразователь 4 деформации своей нижней замковой ниппельной резьбой 42 жестко соединен с отклонителем (не по- 25

У казан), а верхней муфтовой резьбой 43 жестко связан с силовым корпусом 3 ниппелем 44.

Рабочие полости 26 и 36 дополнительных гидроцилиндров 20 и 31 гид- 30 равлически связаны между собой каналами 27 и 38 при соединении корпу сов 3 и 5 по резьбе 43 с ниппелем 44, при этом герметизация гидравлической стыковки осуществляется уплотнительной парой в виде ниппеля 39 и муфты

28, Замковой резьбой 45 устройство присоединяется к бурильной колонне 46.

Устройство работает следующим образом. 40

Предварительно (фиг.5) перед спуском бурильной колонны 46 в скважину

47 производится ориентирование устройства относительно отклонителя 48 на поверхности. Для этого последний 45 жестко закрепляют замковой резьбой

42 с устройством и с помощью специального ключа совмещают репер 41 на штанге 30 с полостью действия отклонителя. 50

Устройство с отклонителем 48 сориентированные, например, для бурения против крив зны, устанавливают непосредственно над трубобуром

49 в бурильной колонне 46, которая в верхней части посредством ведущей трубы 50 размещена в подвижной части ротора 51 и может поворачиваться по отношению неподвижной части 52 стола ротора буровой установки, причем для уменьшения зенитного угла искривленного участка 53 скважины 47 репер 4 1 ориентируют по направлению действия отклонителя, а для увеличения зенитного угла — в противоположном направлении., Осуществляют спуск бурильной колонны 46 к забою скважины 47 и начинают бурение с достижением заданных режимных параметров. Медленно вращая ротор вправо и наблюдая эа показаниями манометра в напорной линии буровых насосов, находят положение максимального и минимального давлений, что- условно отмечают метками в виде угловой протяжности на неподвижной части ротора 52 по отношению к его подвижной части 51 или к ведущей трубе 50. Угловая протяжность, отмеченная на неподвижной части стола ротора 52 и отвечающая минимальному давлению, соответствует положению штока 32, когда его торец максимально удален от внутренней стенки упругого корпуса 5 эа счет его прогиба в искривленном участке 53 (фиг.5), Это положение и соответствует заданному направлению отклонителя. о

Повторным поворотом ротора на 360 убеждаются в правильности ориентирования отклонителя, стопорят ротор и продолжают процесс бурения.

Минимальное рабочее давление в напорной линии при бурении обеспечи-. вается устройством следующим образом.

Ыток 32 пружиной 33 прижат в крайнее правое положение и со стенкой упругого корпуса 5 не контактирует. При этом отсутствует избыточное давление в гидросистеме устройства, а управляющий 23 и рабочий 14 клапаны открыты. Поток бурового раствора свободно проходит через открытое клапанное седло 6 датчика 1 давления, шунтирующее отверстия 7, осевой канал 17, седло 18, окна проточной опоры 19, окна обоймы 24, окна в опорах 29 преобразователя 4 деформации и далее на трубобур.

Случай отхода отклонителя от заданного рабочего положения сигналиФ зируется устройством на поверхность возросшим давлением в напорной линии буровых насосов, так как прогиб упругого корпуса 5 происходит в противоположном рабочему направлении. При

1456546 Ь

Формула изобретения этом внутренняя стенка корпуса 5, воздействуя на шток 32, перемещает его влево, увеличив давление в гидросистеме устройства, т.е. в подпрршневых полостях 36 и 26, что, в свою очередь, приводит к закрытию седла

18 управляющим клапаном 23. Возникший при этом перепад давления мгновенно реализуется под поршнем 10, 10 вызвав его перемещение вверх и перекрытие седла 6 рабочим клапаном 14, что приводит к росту давления в напорной линии.

Высокий уровень потенциальной 15 энергии деформированного упругого корпуса преобразователя деформации практически исключает влияние изменяющихся динамических процессов, возникающих в бурильной колонне во 20 время работы забойного двигателя на функциональную стабильность работы узлов преобразователя, а соответственно и гидроусилителя, что позволяет получить надежный гиросигнал о положении отклонителя по отношению к апсидальной плоскости столба скважины в месте его установки.

Ускорение процесса ориентирования обусловлено отсутствием необ- 30 ходимости проведения дополнительных работ по спуску вторичных приборов к забойному устройству ориентирования отклонения.

Устройство для ориентирования отклонителя в искривленном участке ствола скважины, содержащее силовой корпус с установленными в нем датчиком перепада давления и гидроусилителем с рабочим и управляющим клапанами и основным гидроцилиндром с поршнем и штоком, о т л и ч а ю щ е е— с я тем, что, с целью повышения надежности работы и ускорения процесса ориентирования, оно снабжено двумя дополнительными гидроцилиндрами, ра" бочие полости которых связаны гидравлически между собой, и преобразователем деформации, жестко связанным с силовым корпусом и выполненным в виде упругого цилиндрического корпуса, внутри которого соосно на опорах установлена с воэможностью проворота жесткая штанга, при этом перпендикулярно штанге в средней ее части укреплен первый дополнительный гидроцилиндр со штоком, установленным с возможностью взаимодействия со стенкой упругого корпуса, а вторзй дополнительный гидроцилиндр, шток которого соединен с управляющим клапаном гидроусилителя, размещен соосно в силовом корпусе и прикреплен к основанию основного гироцилиндра.

И

1456546

1456546

А "А

Составитель А.Цветков

Техред М.Ходанич

Корректор И.Муска

J ь,.

Редактор А.Шандор

Заказ 7469/27 Тираж 514

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

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