Управляемый буровой снаряд

 

Изобретение относится к устройствам для искривления ствола скважины. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей путем управления отклонителем. Устройство включает корпус 1 с отклонителем, вал 2, эксцентричный груз 3, золотниковый механизм с переключателем и упругое седло под шаровой клапан (ШК) 4. Отклонитель выполнен в виде двух расположенных с диаметрально противоположных сторон корпуса 1 гидравлических камер 5 с выдвижными опорными элементами 6. Переключатель золотникового механизма выполнен в виде подпружиненного поршня (П) 12 с зигзагообразной канавкой 13 и расположенного в последней выступа 14 корпуса 1. Поршень 12 установлен в цилиндрической полости 7 корпуса 1. Надпоршневая и подпоршневая части последней гидравлически связаны с полостью вала 2 соответственно над и под упругим седлом. Гидравлические камеры 5 связаны с полостью вала 2 через золотниковый механизм. Устройство устанавливается над забойным двигателем. При необходимости изменения направления скважины в полость бурильных труб сбрасывается ШК 4. После установки ШК 4 в упругом седле закачивается промывочная жидкость. Под ее давлением П 12 перемещается. При этом за счет взаимодействия зигзагообразной канавки 13 с выступом П 12 поворачивается и переключает золотниковый механизм. После выхода ШК 4 из упругого седла П 12 возвращается в исходное положение. Промывочная жидкость из полости вала 2 через золотниковый механизм поступает в одну из гидравлических камер 5. Опорный элемент 6 выходит из корпуса 1 и смещает верхнюю часть забойного двигателя от оси скважины. Дальнейшее бурение осуществляется в направлении перекоса последнего. 6 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (sl>s Е 21 В 7/08

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Фиг. f

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4468606/23-03 (22) 01.08.88 (46) 30.12.90. Бюл. М 48 (71) Башкирский государственный научно. исследовательский и проектный институт нефтяной промышленности (72) Н.М.Шарипов, А.Г.Биишев и Н.Ф.Кагарманов (53) 622.243.2 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

hk 541012, кл. Е 21 В7/10, 1972.

Авторское свидетельство СССР

М 616395, кл. E 21 В 7/08, 1977.

„„Я „„1617127 А1 (54) УПРАВЛЯЕМЫЙ БУРОВОЙ СНАРЯД (57) Изобретение относится к устройствам для искривления ствола скважины. Цель изобретения — расширение функциональных возможностей путем управления отклонителем. Устройство включает корпус 1 с отклонителем, вал 2, эксцентричный груз 3, золотниковый механизм с переключателем и упругое седло под шаровой клапан (ШК) 4.

Отклонитель выполнен в виде двух расположенных с диаметрально противоположных сторон корпуса 1 гидравлических камер 5 с выдвижными опорными элементами 6. Пе1617127 реключатель золотникового механизма выполнен в виде подпружиненного поршня (П)

12 с зигзагообразной канавкой 13 и расположенного в последней выступа 14 корпуса

1. Поршень 12 установлен в цилиндрической полости 7 корпуса 1. Надпоршневая и подпоршневая части последней гидравлически связаны с полостью вала 2 соответственно над и под упругим седлом.

Гидравлические камеры 5 связаны с полостью вала 2 через золотниковый механизм.

Устройство устанавливается над забойным двигателем. При необходимости изменения направления скважины в полость бурильных труб сбрасывается ШК 4, После установИзобретение относится к устройствам для искривления буровой скважины, преимущественно в сторону изменения азимута ее ствола.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей путем управления отклонителем.

На фиг. 1 изображен управляемый буровой снаряд, продольный разрез; на фиг. 2— сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 — сечение

Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 — сечение В-В на фиг.

1; на фиг. 5 — сечение Г-Г на фиг, 1; на фиг.

6 — сечение Д-Д на фиг. 1.

Управляемый буровой снаряд включает корпус 1 с отклонителем, расположенный в корпусе 1 с возможностью вращения полый вал 2, жестко связанный с корпусом 1 эксцентричный груз 3, золотниковый механизм с переключателем и упругое седло под бросовый шаровой клапан 4.

Отклонитель выполнен в виде двух расположенных с диаметрально противоположных сторон корпуса 1 гидравлических камер 5 с выдвижными опорными элементами 6. Золотниковый механизм может быть выполнен в виде установленной в цилиндрической полости 7 корпуса 1 втулки 8 с радиальными отверстиями 9 в верхней и нижней ее частях. Причем отверстия 9 расположены друг под другом, а угол между их осями равен 90 . По три радиальных отверстия 9 в верхней и нижней частях втулки 8 закрыты шариковыми клапанами

10. При этом открытые радиальные отверстия 9 смещены относительно друг друга в окружном направлении на 90 . Цилиндрическая полость 7 корпуса 1 имеет два отверстия 11, одно из которых совпадает с верхним открытым радиальным отверстием 9 втулки 8, а другое находится относительно открытого нижнего радиального ки ШК 4 в упругом седле закачивается промывочная жидкость, Под ее давлением П 12 перемещается. При этом за счет взаимодействия зигзагообразной канавки 13 с выступом П 12 поворачивается и переключает золотниковый механизм. После выхода LLIK

4 из упругого седла П 12 возвращается в исходное положение. Промывочная жидкость из полости вала 2 через золотниковый механизм поступает в одну из гидравлических камер 5. Опорный элемент 6 выходит из корпуса 1 и смещает верхнюю часть забойного двигателя от оси скважины. Дальнейшее бурение осуществляется в направлении перекоса последнего. 6 ил, отверстия 9 с диаметрально противоположной стороны, Переключатель золотникового механизма состоит из установленного в цилиндри5 ческой полости 7 корпуса 1 под втулкой 8 подпружиненного поршня 12 с зигзагообразной канавкой 13 на наружной поверхности и расположенного в зигзагообразной канавке 13 выступа 14 корпуса 1. Поршень

10 12 жестко связан с втулкой 8 золотникового механизма. Упругое седло установлено в полости вала 2 и состоит из разрезных колец

15 и шайб 16. Через отверстия 17 в валу 2 и кольцевые проточки 18 в корпусе 1 надпор15 шневая и подпоршневая части циличдрической полости 7 корпуса 1 гидравлически связаны с полостью вала 2 соответственно над и под упругим седлом, а каждое отверстие 11 через каналы 19 — с одной из гидрав20 лических камер 5. Вал 2 установлен в корпусе 1 на подшипниках 20. В нижней части вала 2 под упругим седлом расположен контейнер 21 под бросовый шаровой клапан 4. Зигзагообразная канавка 13 вы25 полнена с шагом 90 .

Для выхода рабочей жидкости из гидравлических камер 5 отклонителя в корпусе

1 имеются каналы 22. С поршнем 12 со стороны втулки 8 жестко связан плунжер 23.

30 Причем последний расположен в сквозном канале 24, выполненном в корпусе 1 по оси цилиндрической полости 7. С элементами бурильной колонны снаряд соединяется посредством резьб 25 на концах вала.2.

35 Управляемый буровой снаряд работает следующим образом.

Вал 2 посредством резьб 25 соединяется с корпусом забойного двигателя и бурильными трубами (не показаны). B

40 наклонном стволе скважины корпус 1 за счет эксцентричного груза 3 занимает поло1617127

45 жение, при котором опорные элементы 6 находятся в горизонтальной плоскости, При закачивании в полости бурильных труб промывочной жидкости последняя через отверстия 17, кольцевую проточку 18 в корпусе 1, радиальное отверстие 9 и канал 19 поступает в гидравлическую камеру 5, расположенную с левой сторе ы корпуса 1.

Под действием давления промывочной жидкости опорный элемент 6 выходит из гидравлической камеры 5 и за счет взаимодействия со стенкой ствола скважины перемещает корпус снаряда, а следовательно, верхнюю часть забойного двигателя, в диаметрально противоположную сторону. П ри этом ствол скважины в процессе ее углубления искривляется преимущественно в сторону изменения его азимута.

Если бурение должно осуществляться с сохранением имеющегося направления, то в полости бурильных труб сбрасывают шаровой клапан 4, который устанавливается в упругом седле. При прокачивании промывочной жидкости, ее давление в полости вала 2 над упругим седлом повышается. Под действием этого давления поршень 12 вместе с втулкой 8 и плунжером 23 перемеща, отся в цилиндрической полости 7 корпуса 1 в крайнее нижнее положение. При этом за счет взаимодействия зигзагообразной канавки 13 с выступом 14 корпуса 1. поршень

12 и втулка 8 золотникового механизма поворачиваются относительно исходного положения на 90, Одновременно шаровой клапан 4, раздвигая разрезные кольца 15, установленные между шайбами 16, выходит из упругого седла и попадает в контейнер

21. Так как давление промывочной жидкости после этого в надпоршневой и подпоршневой частях цилиндрической полости 7 одинаковое, то поршень 12 перемещается вверх.

Сила, действующая на нижний торец поршня l2, больше силы, действующей на верхний. Поэтому поршень 12 надежно закреплен в указанном положении. Эта разность сил, действующих на торцы поршня

12, обеспечивается за счет плунжера 23, расположенного в сквозном канале 24 корпуса 1. В новом положении втулки 8 золотникового механизма напротив отверстия 11 в цилиндрической полости 7 находятся радиальные отверстия 9 втулки 8, закрытые шариковыми клапанами 10. При этом промывочная жидкость из полости вала 2 не поступает в гидравлические камеры 5 отклонителя.

Опорный элемент 6 занимает, вытесняя через канал 22 из гидравлической камеры 5 промывочную жидкость, транспортное положение. При необходимости изменения направления ствола скважины в противоположную первоначальному искривлению сторону в полость бурильных труб сбрасывается шаровой клапан 4. При этом работа управляемого бурового снаряда осуществл яется в указан нам порядке.

Формула изобретения

Управляемый буровой снаряд, включающий корпус с отклонителем, расположенный в корпусе с возможностью вращения полый вал, жестко связанный с корпусом эксцентричный груз, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем управления отклонителем, сн снабжен золотниковым механизмом с переключателем и упругим седлом под бросовый шаровой клапан, установленными соответственно в полости корпуса и вала, переключатель золотникового механизма выполнен в виде установленного в цилиндрической полости корпуса подпружиненного поршня с зигзагообразной канавкой на наружной поверхности и расположенного в последней выступа корпуса, отклонитель выполнен в виде двух расположенных с диаметрально противоположных сторон корпуса гидравлических камер с выдвижными опорными элементами, причем надпоршневая и подпоршневая части цилиндрической полости корпуса гидравлически связаны с полостью вала соответственно над и под упругим седлом, а гидравлические камеры — с полостью вала через золотниковый механизм.

1617127

Ф7

А -A

Составитель К, Родина

Техред М.Маргентал

P8pBKTop N. Касарда

Корректор H. Ревская

" ..;,каз 4104 Тираж 485 Подписное

BHMMtlN Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Рау лская наб., 4/5

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