Гидроприводной отклонитель

 

Изобретение относится к буровой технике, а именно к гидравлическим забойным отклонителям, и может быть использовано для искривления ствола скважины в заданном направлении. Гидроприводной отклонитель содержит цилиндрический корпус с размещенным внутри него гидравлическим забойным двигателем и шпиндель, соединенный с режущим инструментом. Выходной вал гидравлического забойного двигателя и вал шпинделя выполнены единым элементом, установленным в цилиндрическом корпусе под острым углом к его продольной оси и жестко соединенным с режущим инструментом. Нижние торцы цилиндрического корпуса и режущего инструмента в проекции на плоскость, перпендикулярную оси скважины, смещены относительно друг друга. Повышается надежность работы отклонителя. 2 ил.

Изобретение относится к области буровой техники, в частности к устройствам, изменяющим траекторию оси скважины в пространстве, и для зарезки вторых стволов в открытых и обсаженных скважинах.

Известен турбобур - отклонитель (см. "Забойные двигатели и запасные части к ним". Каталог. М.: Недра, 1980 г., стр. 124), состоящий из турбинной секции и секции отклонителя. Валы в отклонителе соединены шарниром, позволяющим передавать крутящий момент с пересекающимися осями вращения. Корпуса секций турбобура и отклонителя соединены кривым переводником.

Недостатком является то, что указанный отклонитель при малых углах (0,5-1,5°) пересечения осей валов двигателя и шпинделя имеет низкий темп набора кривизны, что не всегда удовлетворяет требованиям наклонного и горизонтального бурения. При углах (3-5°) перекрещивания валов двигателя и шпинделя низ бурильной компоновки приобретает вид ломаной кривой, что затрудняет спуск в скважину бурильной компоновки и установку ее в нужном азимуте.

Известен отклонитель, разработанный на базе гидравлического винтового забойного двигателя (см. Балденко Д.Ф., Балденко Ф.Д., Гноевых А.Н. “Винтовые забойные двигатели”: Справочное пособие., М: ОАО Недра, 1999, стр. 36-41), состоящий из силовой секции (забойного двигателя), механизма искривления и шпиндельной секции.

Недостатком этой конструкции также, как упоминалось выше, является то, что низ бурильной компоновки приобретает вид ломаной кривой. При этом режущий инструмент (долото, фреза) и верхнее плечо всей компоновки отклонителя упираются по одной образующей в стенку скважины, а кривой переводник, расположенный между ними, - в противоположную образующую скважины.

Кроме того, шарниры в обоих известных отклонителях имеют низкую стойкость, вызывают радиальную вибрацию режущего инструмента, что снижает продолжительность его работы.

Задачей изобретения является повышение надежности работы отклонителя, повышение темпа набора кривизны, а также исключение затруднений при спуске бурильной компоновки в скважину и установке ее в заданном азимуте.

Техническим результатом, достигаемым изобретением, является сохранение прямолинейности низа бурильной компоновки в комплекте с отклонителем и устранение радиальной вибрации режущего инструмента.

Поставленная задача и технический результат достигаются тем, что в гидроприводном отклонителе, содержащем цилиндрический корпус с размещенным внутри него гидравлическим забойным двигателем и шпиндель, соединенный с режущим инструментом, согласно изобретению выходной вал гидравлического забойного двигателя и вал шпинделя выполнены единым элементом, установленным в цилиндрическом корпусе под острым углом к его продольной оси и жестко соединенным с режущим инструментом, при этом нижние торцы цилиндрического корпуса и режущего инструмента в проекции на плоскость, перпендикулярную оси скважины, смещены относительно друг друга.

Сущность изобретения заключается в том, что выходной вал гидравлического забойного двигателя, совмещенный с валом шпинделя, установлен в цилиндрическом корпусе под углом ϕ к его продольной оси так, что обеспечивает эксцентричное расположение режущего инструмента и приводит при бурении к искривлению ствола скважины. Угол ϕ задается конструктивно. Кроме того, исключение из компоновки отклонителя кривого переводника между забойным двигателем и шпинделем позволяет сохранить прямолинейность низа бурильной компоновки, что обеспечивает повышение темпа набора кривизны (до 10° на 10 м проходки), беспрепятственный спуск бурильной компоновки в скважину и установку ее в заданном азимуте.

Устройство поясняется чертежами, где на фиг.1 показан продольный разрез гидроприводного отклонителя и положение его в скважине в момент зарезки; на фиг.2 - проекции периметров нижних торцов корпуса и режущего инструмента на плоскость, перпендикулярную оси скважины.

Гидроприводной отклонитель содержит цилиндрический корпус 1, забойный двигатель 2, выходной вал 3 двигателя, переходящий в вал шпинделя 4, жестко соединенный с режущим инструментом 5. Выходной вал 3 забойного двигателя 2 установлен в радиальных подшипниках 6 и 7 и имеет осевую опору 8.

Устройство работает следующим образом.

Гидроприводной отклонитель посредством прямого переводника 9 соединяется с бурильными трубами 10. Подается промывочная жидкость, которая благодаря забойному двигателю 2 приводит выходной вал 3 и режущий инструмент 5 во вращательное движение.

Диаметр режущего инструмента 5 больше диаметра цилиндрического корпуса 1 отклонителя. Но при этом режущий инструмент благодаря перекосу осей отстоит от корпуса в сторону оси скважины на величину “δ” (см. фиг.2). При бурении порода будет выбираться эксцентрично относительно цилиндрического корпуса, что приводит к искривлению ствола скважины.

Радиус искривления ствола скважины зависит от конструктивных элементов отклонителя и вычисляется по формуле

где R_иск - радиус искривления ствола скважины, м;

L - длина корпуса отклонителя, м (см. фиг.1);

1 - расстояние от нижнего торца корпуса до нижнего торца режущего инструмента, м (см. фиг.1);

δ - конструктивный зазор между образующими корпуса и режущего инструмента с меньшей стороны и зависит от заданной величины угла ϕ, м.

Радиус искривления ствола скважины можно менять непосредственно на буровой изменением длины корпуса отклонителя (L) при помощи вставки, устанавливаемой под прямым переводником 9, диаметр которой равен диамеру цилиндрического корпуса отклонителя. При бурении второго ствола в обсаженной скважине в интервале зарезки окна в колонне устанавливается цементный мост.

При этом отпадает необходимость установки в скважине металлического клина.

Формула изобретения

Гидроприводной отклонитель, содержащий цилиндрический корпус с размещенным внутри него гидравлическим забойным двигателем, и шпиндель, соединенный с режущим инструментом, отличающийся тем, что выходной вал гидравлического забойного двигателя и вал шпинделя выполнены единым элементом, установленным в цилиндрическом корпусе под острым углом к его продольной оси и жестко соединенным с режущим инструментом, при этом нижние торцы цилиндрического корпуса и режущего инструмента в проекции на плоскость, перпендикулярную оси скважины, смещены относительно друг друга.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2