Устройство для наклонного бурения

 

Изобретение относится к буровой технике, а именно к устройствам для проводки наклонного участка ствола скважины. Цель - повышение точности бурения в изменяющихся горно-технических условиях путем стабилизации положения бурового инструмента. Устройство состоит из корпуса 1 с наклонными в радиальном направлении пазами, опорных элементов (ОЭ) 3, радиально-упругих элементов 4, ограничителя осевого перемещения. Расположены элементы 4 между наклонной поверхностью каждого ОЭЗ и основанием паза корпуса 1. Ограничитель осевого перемещения ОЭЗ выполнен в виде упругих элементов 5,6. Жесткость каждого из элементов, степень их сжатия и угол наклона пазов выбирают таким образом, чтобы в наклонном стволе скважины при изменении диаметра последнего значение реакции стенки не изменялось. При этом за счет перемещения ОЭЗ в наклонном пазу сохраняется заданное положение корпуса 1. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51) 5 E 21 В 7/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4357249/23-03 (22) 04,01,88 (46) 07.02.90. Бюл. к- 5 (71) Ухтинский индустриальный институт (72) Ю.М.Горжберr, Т.Г,Старцева, С.Г.Маримонт и Е.Ю.Старцева (53) 622.243.2(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 836339, кл. Е 21 В 10/42, 1979, Соломенников С.В. Исследование закономерностей искривления скважин и разработка технических средств и мероприятий по бурению стволов в заданном направлении; Лис. на соиск ° учен, степени канд. техн. наук. М., 1981, с. 125-140.

„„SU„„1541 А1

2 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ НАКЛОННОГО БУРЕНИЯ (57) Изобретение относится к буровой технике, а именно к устройствам для проводки наклонного участка ствола скважины. Цель — повышение точности бурения в изменяющихся горно-технических условиях путем стабилизации положения бурового инструмента ° Устройство состоит из корпуса 1 с наклонными в радиальном направлении пазами, опорных элементов (ОЭ) 3, радиальноупругих элементов 4, ограничителя осевого перемещения. Расположены элементы 4 между наклонной поверхностью каждого ОЭ 3 и основанием паза корпу- Я са 1. Ограничитель осевого перемещения

1541361

+ тр) гдето =

o(—К, К,— х их„

ОЭ 3 выполнен в виде упругих элементов 5,6 ° Жесткость каждого из элементов, степень их сжатия и угол наклона пазов выбирают таким образом чтобы

У 5 в наклонном стволе скважины при измеИзобретение относится к буровой технике, а именно к устройствам для проводки наклонного участка ствола скважины.

Цель. изобретения — повьппение точности бурения в изменяющихся горнотехнических условиях путем стабилизации положения бурового инструмента.

На фиг. 1 изображено устройство для наклонного бурения, продольный разрез; на фиг. 2 — сечение А-А на фиг, 1; на фиг. 3 — сечение Б-Б на фиг. 1.

Устройство для наклонного бурения включает корпус 1 с наклонными в ра- 25 диальном направлении пазами 2, в каждом из которых расположен с возможностью перемещения в осевом направлении опорный элемент 3, радиально-упругий элемент 4, ограничитель осевого пере- 3О мещения опорных элементов 3, Радиально-упругий элемент 4 расположен между наКлонной поверхностью каждого опорного элемента 3 и основанием паза 2 г корпуса 1, Ограничитель осевогопереме- 3 щения опорных элементов 3 выполнен в виде упругих элементов 5 и 6. Опорный

3 и радиально-упругий 4 элементы могут быть установлены в обойме 7, Между упругими элементами 5 и 6 и обой- 40 мой 7 расположены ограничители 8 и

9. При сборке устройства упругий элемент 5 и ограничитель 9 поджимаются муфтой 10. Упругий элемент 5 может быть выполнен в виде пружины. 45

Работа устройства для наклонного бурения осуществляется следующим образом.

При сборке устройства упругий элемент 5 и ограничитель 9 поднимаются муфтой 10. При этом за счет взаимодействия обоймы 7 с ограничителем

8 сжимается упругий элемент 6. Исходное положение устройства, показанное на фиг. 1, рассчитано на наибольшее

55 среднее отклонение диаметра скважины от номинального значения.

Угол наклона е(основания паза 2 корпуса 1, жесткости К и К, верхне" ненни диаметра последнего значение реакции стенки не изменялось. При этом за счет перемещения ОЭ 3 в наклонном

1 .пазу сохраняется заданное положение корпуса 1. 3 ил. го 6 и нижнего 5 упругих элементов выбираются в зависимости от величины зазора между осями скважины и устройства и радиальной силы R, действующей на опорный элемент 3. Значения параметров с4, К, и К могут быть определены в соответствии с математическим выражением здпМ+ р cosa( (K f- К )х — К L = R(-- — — — ---.— — + соз d — 1 з п

Х1 + Х21 угол наклона основания паза

2 корпуса 1, град; жесткость соответственно верхнего 6 и нижнего 5 упругих элементов; величины осевого сжатия соответственно верхнего 6 и нижнего 5 упругих элементов, м; радиальная сила, действующая на опорный элемент 3, кН; коэффициент трения между обоймой 7 и основанием паза

2; коэффициент трения между опорным элементом 3 и стенкой ствола скважины;

Ь вЂ” расстояние между концами ненапряженных упругих элементов

5 и 6, м.

Перемещение системы опорных элементов 3 связано между собой общей деталью-ограничителем 9. К ограничителю

9 закреплены с возможностью радиального перемещения обоймы 7. В наклонной скважине номинального диаметра все опорные элементы 3 находятся во взаимодействии со стенкой скважины, причем нижний и примыкающие к нему опорные элементы 3 нагружены больше, чем верхний. Положение системы опорных элементов 3 определяется суммарной радиальной нагрузкой на них, которая в наибольшей степени зависит от диаметра скважины, а также от радиальной силы, действующей на нижний опорный элемент 3.

1 6 диальное выдвижение секций под действием радиально-упругих элементов 4.

Это обеспечивает начальное взаимодействие устройства со скважиной H в условиях увеличения ее диаметра выше номинального.

Формула изобретения

4-А

Фиг. 3

Составитель В.Родина

Техред М. Ходанич

Корректор Л.Патай

Редактор В.Данко

Заказ 269 - . Тираж 484 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям к открытиям при ГЕНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101

5 154136

При увеличении дйаметра скважины уменьшается радиальная сила, действующая не только на нижний опорный элемент 3, но и на верхний и в меньшей степени на боковые опорные элементы

3. В таких условиях упругие элементы

6 перемещают систему опорных элементов 3 в направлении увеличения диаметра устройства, т.е. способствуют приб- ð лижению от устройства к оси скважины.

Настраивается устройство таким образом, чтобы при заданном среднем диаметре ствола скважины достигалось требуемое усилие R,. Это осуществляет-15 ся подбором жесткости К и К упругих элементов 5 и 6, а также углом с(наклона пазов 2 °

В процессе углубления .скважины устройство автоматически изменяет свой диаметр и стабилизирует величину радиального усилия на КНБК при варьировании геологических и технологических условий, приводящих к изменению сечения скважины и величины радиального усилия R.

Использование обоймы 7, установленной с возможностью осевого перемещения в пазу 2, позволяет осуществить не только осевое перемещение опорных Зр элементов 3, но и предварительное раУстройство для наклонного бурения, включающее корпус с наклонными в радиальном направлении пазами, в каждом из которых расположен с возможностью перемещения в осевом направлении опорный элемент с внутренней поверхностью, ответной поверхности основания пазов корпуса, и ограничитель осевого перемещения опорных элементов, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повьппения точности бурения в изменяющихся горно-технических условиях путем стабилизации положения бурового инструмента, оно снабжено расположенным между наклонной поверхностью каждого опорного элемента и основанием паза корпуса радиально-упругим элементом, а ограничитель осевого перемещения опорных элементов выполнен в виде установленных между торцовыми поверхностями опорных элементов и корпуса упругих элементов.