Устройство для бурения скважин

 

Изобретение относится к горным работам . Цель изобретения - повышение эффективности работы за счет расширения технологических возможностей. Для этого опорные элементы выполнены в виде обгонных муфт 9 и тяг 10, одним концом закрепленных на осях муфт 9, другим шарнирно связанных с корпусом 1, а средней частью - с упругой манжетой 5. Наружная обойма муфт 9 выполнена в виде шарошек 15, рабочая поверхность расположена на последних и имеет ряды зубьев, наклоненные относительно оси устр-ва в сторону, противоположную вращению корпуса 1. При использовании данного устр-ва увеличивается осевая нагрузка на долото без утяжеления бурильной колонны, а также предохраняется вышележащая часть бурильной колонны от разрушающего воздействия знакопеременных нагрузок, вызываемых интенсивными продольными колебаниями. 4 ил. Ё О о GJ J

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (s»s Е 21 В 17/10 17/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (7 фь.

О (л) фь.

1 (21) 4462573/03 (22) 18.07.88 (46) 07.04.91. Бюл. N 13 (71) Уфимский нефтяной институт (72) Н.М.Филимонов, В.В.Прокшин и

Б, В.Озолин (53) 622.24.05 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР йг 646027, кл. Е 21 В 17/10, 1973.

Авторское свидетельство СССР

N 344101, кл. Е 21 В 17/10, 1970. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ БУРЕНИЯ СКВАЖИН (57) Изобретение относится к горным работам. Цель изобретения — повышение эффективности работы за счет расширения технологических возможностей. Для этого.Ы2 „1640347 А1 опорные элементы выполнены в виде обгонных муфт 9 и тяг 10, одним концом закрепленных на осях муфт 9, другим шарнирно связанных с корпусом 1, а средней частью— с упругой манжетой 5. Наружная обойма муфт 9 выполнена в виде шарашек 15, рабочая поверхность расположена на последних и имеет ряды зубьев, наклоненные относительно оси устр-ва в сторону, противоположную вращению корпуса 1. При использовании данного устр-ва увеличивается осевая нагрузка на долото без утяжеления бурильной колонны, а также предохраняется вышележащая часть бурильной колонны от разрушающего воздействия знакопеременных нагрузок, вызываемых интенсивными продольными колебаниями, 4 ил.

1640347

10

30

40

Изобретение относится к горным работам, в частности к проводке глубоких наклонно-направленных и горизонтальных скважин.

Цель изобретения — повышение эффективности работы за счет расширения технологических возможностей устройства.

На фиг,1 показано устройство для бурения скважин в компоновке с забойным двигателем, общий вид; на фиг.2 — узел 1 на фиг 1; на фиг.3 — разрез А — А на фиг.1; на фиг.4 — схема компоновки устройства с забойным механизмом подачи.

Устройство для бурения скважин состоит из корпуса 1 с присоединительными элементами 2 и 3 по концам для связи с ответными элементами бурильной колонны

4. На наружной поверхности корпуса 1 установлена упругая кольцевая манжета 5, образующая с корпусом полость 6, гидравлически связанную посредством радиальных каналов 7 корпуса с его осевым каналом 8, Равномерно по окружности корпуса расположены опорные элементы, выполненные в виде обгонных муфт 9 и тяг 10.

Одним концом тяги 10 закреплены на осях

11 обгонных муфт. а другим концом шарнирно связаны с корпусом посредством подпятника 12, В средней части тяги 10 связаны толкателем 13 с кольцевой упругой манжетой 5 и зафиксированы в горизонтальной плоскости вилками 14. Наружная обойма обгонных муфт 9 выполнена в виде шарошек 15, рабочая поверхность которых имеет ряды зубьев 16, наклонно расположенные относительно оси устройства в сторону, противоположную вращению корпуса.

B компоновке бурильной колонны устройство устанавливается над забойным двигателем (фиг.1), Устройство также может быть использовано для проводки скважин сложной траектории, тогда в компоновку над забойным двигателем включают два устройства и забойный механизм подачи (ЗМП) 17 между ними, Устройство работает следующим образом, При наличии прямой циркуляции промывочной жидкости давление в полости бурильной колонны 4 всегда выше, чем в затрубном пространстве за счет перепада давления на долоте и в забойном двигателе.

Под действием расширяющейся за счет указанного перепада давления упругой кольцевой манжеты 5толкатель 13, воздействуя на тягу 10, отводит последнюю в рабочее положение и опорный элемент шарошками 15 прижимается к стенке скважины, Обгонная муфта 9 в полости шарошки 15 размещается так, что шарошка запирается при ходе устройства вверх, При включении устройства в состав стандартной компоновки бурильной колонны с забойным двигателем оно обеспечивает увеличение осевой нагрузки на долото за счет использования энергии продольных колебаний колонны, так как при вращательном бурении практически любой элемент колонны испытывает колебания вдоль ее оси, Устройство устанавливается на участке бурильной колонны с максимальной амплитудой и в процессе бурения при максимальном сжатии нижележащего участка бурильной колонны за счет стопорения шарашки относительно стенок скважины корпус 1 устройства опускается в нижнюю позицию, а при начале удлинения стопорит колонну и, препятствуя удлинению, направляет энергию колебаний в сторону долота, увеличивая осевую нагрузку, При использовании устройства в сочетании с забойным механизмом подачи (фиг.4) для создания осевой нагрузки на долото устройство также устанавливается на участках колонны, имеющих максимальное значение амплитуды продольных колебаний, В компоновку включается два последовательно расположенных устройства, а между ними устанавливается ЗМП 17, В этом случае первое из устройств, установленное за ЗМП, фиксирует колонну и воспринимает вес части колонны, находящейся в восходящем участке скважины, а второе устройство (находящееся перед ЗМП) "шагает" по стенке скважины в направлении забоя за счет преобразования части упругих колебаний в осевую нагрузку.

При выработке хода ЗМП 17 его необходимо перезарядить, т.е. подать верхнюю часть бурильной колонны в направлении забоя на величину хода ЗМП. При возобновлении циркуляции жидкости на ЗМП создается гидравлическая нагрузка, которая, передаваясь вверх, фиксирует колонну с помощью первого устройства и одновременно подает долото к забою. Второе устройство вновь начинает работать в режиме преобразования волн сжатия колонны в осевую нагрузку на долото и "шагает" в направлении забоя до выработки хода ЗМП, причем первое устройство, фиксирующее нижнюю часть компоновки при поступлении к нему части энергии колебаний, также может "шагать" в направлении забоя, как было показано выше, увеличивая тем самым величину рабочего хода ЗМП.

При стопорении шарошек15устройство препятствует передаче реактивного момента на вышележащий участок колонны. В слу1640347 чае проворота опорных элементов, когда взаимодействие зубьев шарошек со стенкой скважины не в состоянии преодолеть реактивный момент, наклон рядов зубьев на рабочей поверхности шарашек приводит к 5 тому, что зубья, проскальзывая по стенке скважины, прорезают винтовые канавки с наклоном вниз, т.е. преобразуют реактивный момент в осевую нагрузку на долото, Успешному йротиводействию реактивному 10 моменту способствует то, что тяги 10 скреплены с корпусом не только шарнирно, но и зафиксированы вилками 14.

Эффективность устройства заключает- 15 ся в повышении показателей процесса механического бурения за счет увеличения осевой нагрузки на долото без утяжеления бурильной колонны, а также благодаря предохранению вышележащей части буриль- 20 ной колонны от разрушающего воздействия знакопеременных нагрузок, вызываемых интенсивными продольными колебаниями, и снижению интенсивности крутильных и поперечных колебаний. 25

Формула изобретения

Устройство для бурения скважин,включающее корпус с соединительными элементами по концам для связи с ответными элементами бурильной колонны, упругую кольцевую манжету, установленную на поверхности корпуса и образующую с ним полость, гидравлически связанную с его осевым каналом, связанные с упругой манжетой равномерно расположенные по окружности корпуса опорные элементы с рядами зубьев на рабочей поверхности. о тл ич а ю щеес я тем, что, с целью повышения эффективности работы за счет расширения технологических возможностей, опорные элементы выполнены в виде обгонных муфт и тяг, одним концом закрепленных на осях обгонных муфт, другим шарнирно связанных с корпусом, а средней частью с упругой манжетой, причем наружная обойма обгонных муфт выполнена в виде шарашек, рабочая поверхность расположена на последних, а ряды зубьев наклонены относительно оси устройства в сторону, противоположную вращению корпуса.

1640347

Составитель В.Родина

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор Л,Патай

Редактор Н.Тупица

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

Заказ 1005 Тираж 370 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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