Буровое устройство с регулируемым углом перекоса

 

Изобретение относится к устройствам для бурения скважин забойными двигателями, а именно искривленных участков скважин с помощью устройств, обеспечивающих перекос забойной компоновки. Устройство содержит верхний переводник, отцентрированный в нем по цилиндрическим поверхностям ствол, с которым находится в зацеплении венец, зажатый по плоским торцам, расположенным под углом друг к другу, между верхним переводником и нижним переводником посредством резьбового соединения нижнего переводника со стволом, имеющим упорный элемент для взаимодействия с верхним переводником, ось резьбы O₁ - O₁ которого пересекает ось O₂ - O₂ цилиндрических поверхностей, которая в свою очередь пересекает ось O₃ - O₃ присоединительные резьбы нижнего переводника. За счет выполнения зубчатых зацеплений и венца соответственно с верхним переводником и стволом и обеспечения соосности резьб и нижнего переводника обеспечивается необходимые натяг резьбового соединения и монолитность конструкции. В оптимальном варианте все указанные оси пересекаются в точке O, лежащей в плоскости контакта верхнего переводника и венца. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к устройствам для бурения скважин забойными двигателями, а именно устройствам, обеспечивающим перекос забойных компоновок с двигателями-отклонителями.

Широко известны кривые переводники, применяющиеся при турбинном бурении [1] Для регулирования интенсивности искривления ствола скважины требуется набор кривых переводников с различными углами перекоса, что вызывает неудобство в их применении и большие затраты на изготовление.

Возможность регулирования угла перекоса в необходимом диапазоне обеспечивается известным регулируемым устройством [2] Недостатком этого устройства является низкая надежность и аварийноопасность из-за его немонолитности.

Целью изобретения является повышение надежности устройства с регулируемым углом перекоса.

Указанная цель достигается тем, что в устройстве, включающем ствол, содержащий кольцевой уступ для осевой фиксации относительно верхнего переводника, отцентрированного своей внутренней цилиндрический посадочной поверхностью относительно цилиндрической поверхности верхней части ствола и имеющего присоединительную резьбу, ось которой пересекает ось цилиндрических посадочных поверхностей, нижний переводник, связанный со стволом посредством резьбового соединения и имеющий присоединительную резьбу, ось которой также пересекает ось цилиндрических посадочных поверхностей, уплотнительные кольца ствола, расположенный между верхним и нижним переводниками венец, указанный венец зафиксирован от перемещения в осевом направлении между торцами верхнего и нижнего переводников и от поворота относительно ствола посредством зубчатого зацепления с последним, а относительно верхнего переводника - посредством зубчатого зацепления, лежащего в плоскости контактирующих торцев венца и верхнего переводника, при этом ось резьбового соединения ствола с нижним переводником расположена под углом к оси цилиндрических посадочных поверхностей, а резьбы нижнего переводника лежат на одной оси.

Кроме того, целесообразно в верхнем переводнике между цилиндрической поверхностью и присоединительной резьбой выполнять расточку диаметром и длиной, большими, чем аналогичные размеры цилиндрической поверхности ствола, расположенной выше уступа. Для повышения эксплуатационных качеств между венцом и нижним переводником рекомендуется устанавливать кольцо (или полукольца) расчетной высоты. Как вариант целесообразно оси присоединительных резьб верхнего и нижнего переводников и ось цилиндрической поверхности верхней части ствола выполнять с пересечением между собой в точке, лежащей в плоскости контактирующих торцев верхнего переводника и венца.

На фиг.1 схематично показан продольный разрез устройства. Оно состоит из верхнего переводника 1, ствола 2, венца 3 и нижнего переводника 4, переводник 1 имеет присоединительную резьбу 8 с осью O₁ O₁. Этой резьбой переводник соединяется с двигательной секцией или бурильными трубами.

Ствол 2 отцентрирован в переводнике 1 по цилиндрическим поверхностям 9, имеющим ось O₂ O₂, и соединен с нижним переводником 4 соединительной резьбой 10, имеющей ось O₃ O₃. Оси O₁ - O₁, O₂ O₂ и O₃ O₃ пересекаются между собой в точке O, лежащей в плоскости контактирующих торцев 11 верхнего переводника 1 и венца 3. По указанным торцам переводник 1 и венец 3 посредством зубьев 12 входят в зацепление. Со стволом 2 венец 3 находится в зацеплении посредством зубьев 13. Радиальный размер h зубьев 13 определяет связь между диаметрами d и d_p соответственно цилиндрической поверхности меньшего диаметра и соединительной резьбы 10 ствола 2.

На нижнем переводнике 4 выполнена присоединительная резьба 14 устройства, посредством которой осуществляется соединение с корпусом шпинделя двигателя-отклонителя или (при верхнем расположении устройства) с его двигательной секцией. Ось O₃ O₃ является общей осью резьб 14 и 10.

Упорный элемент ствола 2, взаимодействующий с переводником 1, выполнен в виде кольцевого уступа 15 цилиндрической поверхности 9.

Для выхода ствола 2 из переводника 1 в последнем выполнена внутренняя расточка 16, характеризующаяся диаметром и длиной, большими, чем у цилиндрической поверхности 9 ствола 2, расположенной выше уступа (D, I).

На наружных поверхностях верхнего переводника 1 и венца 3 нанесены риски, совмещение которых определяет угол и плоскость перекоса устройства. Уплотнительные кольца 5 и 6 обеспечивают исключение перетоков жидкости. Кольцо 7 применяют для поворота плоскости перекоса (фиг.2).

Работает устройство следующим образом.

Устройство устанавливают в призабойной части компоновки бурильной колонны между корпусами шпинделей и двигательной секций забойного двигателя и (или) над ним посредством резьб 8 и 14.

Для установки заданного угла α перекоса между верхней и нижней частями компоновки венец 3 совместно с находящимися с ним в зацеплении стволом 2 поворачивают относительно переводника 1 до совмещения рисок с соответствующими обозначениями угла перекоса a. При этом совмещенные риски с одинаковыми обозначениями (числовыми значениями) угла перекоса одновременно указывают плоскость перекоса компоновки. Затем нижним переводником 4 посредством соединительной резьбы 10 зажимают венец 3 между торцами переводника 1 и 4. Выполненные зубчатыми торцы 11 венца 3 и переводника 1 вводятся в зацепление, исключая таким образом их взаимный проворот. Изменение угла перекоса a обеспечивается тем, что при вращении ствола 2 относительно верхнего переводника 1 вокруг их совместной оси O₂ O₂, являющейся осью цилиндрической поверхности 9, меняется угол между осями O₁ O₁ и O₃ O₃ резьб 8 и 10 (соответственно переводника 1 и ствола 2).

Диапазон (пределы) изменения угла a перекоса определяются суммой углов b₁ и β₂ между осями O₁ O₁ и O₂ O₂, переводника 1 и осями O₃ O₃ и O₂ O₂ ствола 2.

В оптимальном варианте оси O₁ O₁, O₂ O₂ и O₃ O₃ пересекаются друг с другом в одной точке O, а углы β₁ и β₂ равны между собой.

При компоновках с двумя устройствами с регулируемым углом перекоса, установленными соответственно между двигательной и шпиндельной секциями и над двигательной секцией, проводится совмещение их плоскостей перекоса.

Совмещение плоскостей перекоса устройств осуществляется с помощью кольца (полуколец) 7 расчетной высоты.

Для сборки и разборки устройства, в частности извлечения ствола 2 из переводника 1, в последнем выполняется внутренняя цилиндрическая расточка 16 диаметром и длиной, большими цилиндрической поверхности, расположенной выше уступа 15 ствола 2.

Кроме того, для извлечения ствола из переводника 1 необходимо соблюдать условия: D_p>D и d>d_p + 2h.

Благодаря осевой фиксации венца 3 между переводниками, его фиксации от поворота относительно ствола и верхнего переводника удается создать монолитную, скрепляемую осевым натягом конструкцию, не зависящую от устанавливаемого в устройстве угла перекоса.

Предлагаемое техническое решение при его использовании позволяет на базе одного устройства обеспечивать проходку искривленных участков скважин с необходимыми корректировками по интенсивности кривизны.

Формула изобретения

1. Буровое устройство с регулируемым углом перекоса, включающее ствол, содержащий кольцевой уступ для осевой фиксации относительно верхнего переводника, отцентрированного своей внутренней цилиндрической посадочной поверхностью относительно цилиндрической поверхности верхней части ствола и имеющего присоединительную резьбу, ось которой пересекает ось посадочных поверхностей, нижний переводник, связанный со стволом посредством резьбового соединения и имеющий присоединительную резьбу, ось которой также пересекает ось посадочных поверхностей, венец, расположенный между верхним и нижним переводниками, уплотнительные кольца ствола, отличающееся тем, что венец зафиксирован от перемещения в осевом направлении между торцами верхнего и нижнего переводников и от проворота относительно ствола посредством зубчатого зацепления с ним, а относительно верхнего переводника посредством зубчатого зацепления, лежащего в плоскости контактирующих торцов венца и верхнего переводника, при этом ось резьбового соединения ствола с нижним переводником расположена под углом к оси цилиндрических посадочных поверхностей, а резьбы нижнего переводника лежат на одной оси.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что в верхнем переводнике между цилиндрической поверхностью и присоединительной резьбой выполнена расточка диаметром и длиной большими, чем аналогичные размеры цилинидрической поверхности ствола, расположенной выше уступа.

3. Устройство по п. 1 или 2, отличающееся тем, что между венцом и нижним переводником установлено кольцо (полукольца) расчетной высоты.

4. Устройство по п. 1, или 2, или 3, отличающееся тем, что оси резьб верхнего и нижнего переводников и ось цилиндрической поверхности верхней части ствола имеют пересечение между собой в точке, лежащей в плоскости контактирующих торцов верхнего переводника и венца.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2