Отклонитель для бурения наклонно направленных скважин

 

Использование: для бурения наклонно-направленных скважин. Сущность изобретения: отклонитель для бурения наклонно-направленных скважин содержит размещенный в осесимметричном корпусе шарнирно установленный двуплечий рычаг, взаимодействующий с отклоняющим элементом посредством сферического шарнира, приводы изменения азимутального и зенитного углов наклона бурильного инструмента и снабжен установленной в корпусе вдоль его оси поворотной гильзой с размещенными в ней приводами и рычагом, соединенным с гильзой осью качания. Привод азимутального угла наклона связан кинематически с корпусом. Отклоняющий элемент выполнен в виде втулки, закрепленной на ведущем валу привода зенитного угла наклона, в которой установлен эксцентрично относительно вала привода сферический шарнир. Взаимодействующие между собой поверхности сферического шарнира и хвостовика двуплечего рычага выполнены в виде паза и двух, параллельных оси качания двуплечего рычага плоскостей. 2 ил.

Изобретение относится к бурильной технике, а именно к техническим средствам для бурения наклонно-направленных скважин.

Известен шарнирный отклонитель для бурения забойными двигателями, содержащий шаровой шарнир и вал, на котором размещены кольцевой поршень и эксцентричный груз с закрепленным на нем искривляющим устройством в виде упорной втулки со скошенным торцем, взаимодействующим с шарниром [1].

Недостаток известного технического решения - возможность реализации только одного значения зенитного угла, обусловленного наклоном скошенного торца упорной втулки. Кроме того, искривляющее усилие ограничено давлением буровой жидкости и площадью поршня.

Наиболее близким к заявляемому техническому решению является выбранный в качестве прототипа отклонитель для бурения наклонно-направленных скважин, включающий привод изменения азимутального угла наклона бурильного инструмента и расположенный в осесимметричном корпусе шарнирно установленный двуплечий рычаг с осью качания, перпендикулярной оси корпуса, и сферическим шарниром на верхнем конце, эксцентрично размещенным в отклоняющей втулке, связанной с приводом изменения зенитного угла наклона бурильного инструмента [2].

Данному техническому решению также присущ принципиальный недостаток, выражающийся в возможности реализации только одного конечного значения зенитного угла. Для отработки же азимутального угла необходим разворот всей бурильной колонны при помощи наземного привода. При глубокой скважине (особенно при большой искривленности) точность отработки азимутального угла оказывается неудовлетворительной из-за значительного и не поддающегося точному учету трения бурильных труб о стенки скважины.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей отклонителя.

Указанная цель достигается тем, что отклонитель для бурения наклонно-направленных скважин, включающий привод изменения азимутального угла наклона бурильного инструмента и расположенный в осесимметричном корпусе шарнирно установленный двуплечий рычаг с осью качания, перпендикулярной оси корпуса, и сферическим шарниром на верхнем конце, эксцентрично размещенным в отклоняющей втулке, связанной с приводом изменения зенитного угла наклона бурильного инструмента, снабжен установленной концентрично отклоняющей втулке поворотной гильзой, связанной осью качания с двуплечим рычагом и кинематически с приводом изменения азимутального угла наклона. Приводы изменения зенитного и азимутального углов наклона размещены в полости поворотной гильзы. Двуплечий рычаг выполнен с хвостовиком, имеющим прямоугольное поперечное сечение, а сферический шарнир имеет ответный паз для расположения последнего.

На фиг. 1 изображен отклонитель, разрез; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1.

Отклонитель для бурения наклонно-направленных скважин содержит привод 1 изменения азимутального угла наклона бурильного инструмента и расположенный в осесимметричном корпусе шарнирно установленный двуплечий рычаг 2 с осью качания 3, перпендикулярной оси корпуса 4 и сферическим шарниром 5 на верхнем конце, эксцентрично размещенным в отклоняющей втулке 6, связанной с приводом 7 изменения зенитного угла наклона бурильного инструмента (не показан), поворотную гильзу 8, связанную с осью качания с двуплечим рычагом 2 и кинематически с приводом 1 изменения азимутального угла наклона. Приводы изменения зенитного и азимутального углов наклона размещены в полости поворотной гильзы 8. Двуплечий рычаг выполнен с хвостовиком 9, имеющим прямоугольное поперечное сечение, а сферический шарнир имеет ответный паз 10 для расположения последнего. Забойный двигатель 11 с бурильным инструментом крепится на свободном конце двуплечего рычага 2.

Отклонитель работает следующим образом.

По команде системы управления привод 1 изменения азимутального угла наклона бурильного инструмента поворачивает гильзу 8 вместе с осью качания 3 рычага 2 относительно оси корпуса 4 на заданный угол. Привод 7 изменения зенитного угла поворачивает втулку 6, которая перемещает сферический шарнир 5 в плоскости, перпендикулярной оси корпуса. Ось сферического шарнира перемещается по окружности с радиусом, равным эксцентриситету установки шарнира во втулке. Боковые поверхности паза 10, проскальзывая в направлении, параллельном оси качания двуплечего рычага 2, перемещают хвостовик 9 в перпендикулярном направлении, поворачивая таким образом двуплечий рычаг, а с ним и забойный двигатель на заданный угол в осевой плоскости отклонения.

Сферический шарнир обеспечивает возможность перекоса оси двуплечего рычага относительно оси втулки.

Предлагаемое техническое решение позволяет реализовать посредством отклонителя любые заданные значения азимутального и зенитного (в пределах, определяемых конструкцией) углов, что исключает влияние трения колонны труб о стенки скважины на точность отработки углов наклона инструмента, а также расширяет функциональные возможности отклонителя, позволяя с его помощью бурить скважины любого сложного профиля.

Формула изобретения

ОТКЛОНИТЕЛЬ ДЛЯ БУРЕНИЯ НАКЛОННО НАПРАВЛЕННЫХ СКВАЖИН, включающий привод изменения азимутального угла наклона бурильного инструмента и расположенный в осесимметричном корпусе шарнирно установленный двуплечий рычаг с осью качания, перпендикулярной оси корпуса, и сферическим шарниром на верхнем конце, эксцентрично размещенным в отклоняющей втулке, связанной с приводом изменения зенитного угла наклона бурильного инструмента, отличающийся тем, что он снабжен установленной концентрично отклоняющей втулке поворотной гильзой, связанной осью качания с двуплечим рычагом и кинематически с приводом изменения азимутального угла наклона, причем приводы изменения зенитного и азимутального углов наклона размещены в полости поворотной гильзы, двуплечий рычаг выполнен с хвостовиком, имеющим прямоугольное поперечное сечение, а сферический шарнир имеет ответный паз для расположения последнего.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2