Управляемый двигатель-отклонитель

 

Изобретение относится к буровой технике и может быть использовано при бурении наклонно-направленных и горизонтальных скважин с помощью винтового забойного двигателя. Изобретение позволяет повысить производительность работы за счет дистанционного управления углом перекоса винтового забойного двигателя (ВЗД) и компоновки низа бурильной колонны (КНБК) в заданной плоскости. Сущность изобретения заключается в том, что двигатель с датчиком угла перекоса механизма угла перекоса через редуктор вращает гайку винтовой пары, винт которой поворачивает шаровой узел под воздействием наклонной поверхности отверстия втулки, устанавливая шаровой узел в положение, при котором α_перек=0, измеряемое датчиком угла перекоса, после чего двигатель с датчиком положения механизма изменения угла отклонителя через редуктор устанавливает цилиндрическую втулку путем ее поворота в заданное положение (по азимуту), затем включают двигатель механизма угла перекоса и цилиндрическая втулка перемещается до обеспечения заданного угла перекоса по сигналам из инклинометрической системы. 1 ил.

Изобретение относится к буровой технике и может быть использовано при бурении наклонно-направленных и горизонтальных скважин с помощью винтового забойного двигателя (ВЗД).

Известен отклонитель для бурения наклонно-направленных и вертикальных скважин, содержащий разъемный корпус, отклоняющий патрубок, верхний конец которого выполнен с цилиндрической рабочей поверхностью, наклоненной к оси отклонителя, а нижний конец имеет резьбу для соединения его с нижней частью корпуса, направляющую втулку и промежуточную втулку, установленную между направляющей втулкой и отклоняющим патрубком с возможностью осевого перемещения по цилиндрической поверхности последнего, а также обоймы 5 и 6, образующие угол с отклоняющим патрубком шарнира. Направляющая и промежуточная втулка имеют сопряженные сферические поверхности. Угол наклона цилиндрической рабочей поверхности отклоняющего патрубка выполнен не более 10^o. Направляющая втулка снабжена фиксатором ее положения относительно корпуса. Внутри отклоняющего патрубка и направляющей втулки расположен вал, передающий вращение от вала забойного двигателя к долоту (см. а.с. N 825826 кл. E 21 B 7/08 опубл. 1981 г.).

Недостаток этого устройства заключается в том, что угол перекоса создается постоянным за счет повышения осевой силы бурения.

Наиболее близким техническим решением к заявленному является устройство для направленного бурения, содержащее механизм изменения угла отклонителя, включающий зубчатый редуктор, приводимый во вращение от специальной турбины со стопором, управляемым от инклинометрической системы, компенсатор реактивного момента забойного двигателя с храповым механизмом и счетчик оборотов, служащий для ориентации отклонителя в заданной плоскости, и механизм углового перекоса, который путем изменения длины направляющей цанги посредством изменения давления промывочной жидкости в полости механизма подачи без непосредственного измерения угла перекоса (см. например, а.с. N 1745853 кл. E 21 B 7/08, опубл. 1992 г.).

Недостаток этого устройства заключается в том, что в нем присутствует большое количество механических звеньев, работающих в промывочной жидкости, содержащей большое количество абразивных частиц и как следствие его низкая надежность.

Целью изобретения является дистанционное управление углом перекоса между забойным двигателем и компоновкой низа бурильной колонны (КНБК) в заданной плоскости.

Поставленная цель достигается тем, что в управляемый двигатель-отклонитель, содержащий механизмы угла перекоса и изменения угла отклонителя и забойную инклинометрическую систему, введена цилиндрическая втулка с отверстием, ось которого расположена под углом относительно оси цилиндрической втулки, при этом механизм угла перекоса содержит первый двигатель с датчиком угла перекоса, редуктор и винтовую пару, при этом первый двигатель через соответствующий редуктор и винтовую пару соединен с цилиндрической втулкой, в отверстии последней размещен шаровой узел рычага опоры винтового забойного двигателя, при этом механизм изменения угла отклонителя содержит последовательно соединенные второй двигатель с датчиком положения и редуктор, который непосредственно соединен с цилиндрической втулкой с возможностью ее поворота.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображена конструкция управляемого двигателя-отклонителя.

Управляемый двигатель-отклонитель содержит механизм угла перекоса, в состав которого входят первый двигатель 1 с датчиком перекоса 2, винтовую пару - гайка 3 и винт 4 и редуктор 5. Двигатель 1 через редуктор 5 соединен с винтовой парой 3-4, винт 4 которой соединен с цилиндрической втулкой 6, в отверстии 7, ось которой расположена под углом к оси цилиндрической втулки 6, размещен шаровой узел 8 рычага опоры 9 винтового забойного двигателя (ВЗД).

Механизм изменения угла отклонителя содержит второй двигатель 11 с датчиком положения 12 и редуктор 13, который непосредственно соединен с цилиндрической втулкой 6.

Механизм углового перемещения и изменения угла отклонителя работают в среде масла, объемные изменения которого, связанные с температурой, компенсируются сильфоном 14. Герметичность механизмов обеспечивается уплотнителями 15 и манжетой 16.

Устройство работает следующим образом.

Двигатель 1 с датчиком угла перекоса 2 механизма угла перекоса через редуктор 5 вращает гайку 3 винтовой пары, винт 4 которой поворачивает шаровой узел 8 под воздействием наклонной поверхности отверстия 7 втулки 6, устанавливая шаровой узел 8 в положение, при котором α_перек = 0, измеряемое датчиком угла перекоса 2.

После чего двигатель 11 с датчиком положения 12 механизма изменения угла отклонителя через редуктор 13 устанавливает цилиндрическую втулку 6 путем ее поворота в заданное положение (по азимуту).

Затем включают двигатель 1 (механизм угла перекоса) и цилиндрическая втулка 6 перемещается до обеспечения заданного угла α_перек перекоса отклонителя.

Величину α_перек и угол отклонителя определяют датчики положения 2 и 12, расположенные на двигателях 1 и 11, которые связаны с инклинометрической системой (на чертеже не показана), благодаря которой контроль за работой отклонителя осуществляется на поверхности.

Управление осуществляется также инклинометрической системой по командам с Земли.

Таким образом, данное предложение осуществляет управление углом перекоса осей ВЗД и КНБК в заданной плоскости.

Формула изобретения

Управляемый двигатель-отклонитель, содержащий механизмы угла перекоса и изменения угла отклонителя и забойную инклинометрическую систему, отличающийся тем, что он снабжен цилиндрической втулкой с отверстием, ось которого расположена под углом относительно оси цилиндрической втулки, при этом механизм угла перекоса содержит первый двигатель с датчиком угла перекоса, редуктор и винтовую пару, при этом первый двигатель через свой редуктор и винтовую пару соединен с цилиндрической втулкой, в отверстии последней размещен шаровой узел рычага опоры винтового забойного двигателя, при этом механизм изменения угла отклонителя содержит последовательно соединенные второй двигатель с датчиком положения и редуктор, который непосредственно соединен с цилиндрической втулкой с возможностью ее поворота.

РИСУНКИ

Рисунок 1