Блок отклонения системы управления буровым устройством



Блок отклонения системы управления буровым устройством
Блок отклонения системы управления буровым устройством

Владельцы патента RU 2655325:

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет" (RU)

Изобретение относится к буровой технике и может быть использовано при бурении скважин, а именно наклонно-направленных скважин с протяженным горизонтальным участком. Блок отклонения системы управления буровым устройством включает корпус, имеющий ось, размещенный в корпусе с возможностью вращения вал, состоящий из ведущего и ведомого валов, соединенных с помощью шарнира, на ведомом валу установлен радиально-упорный подшипник с возможностью поддержания его коллинеарным с осью корпуса, исполнительный орган и механизм перемещения, установленные с возможностью обеспечения отклонения вала от оси корпуса. Вал снабжен вторым шарниром, образуя промежуточный вал между ведущим и ведомым валами. Ведомый вал снабжен вторым радиально-упорным подшипником, установленным вблизи торца корпуса. Исполнительный орган содержит три клина-отклонителя и три датчика перемещения. Механизм перемещения исполнительного органа выполнен в виде трех шаговых двигателей, расположенных под углом 120 градусов друг относительно друга. Каждому шаговому двигателю соответствует клин-отклонитель, установленный с возможностью перемещения в обе стороны с обеспечением отклонения вала от оси корпуса, и на каждом клине-отклонителе установлен датчик перемещения. Обеспечивается повышение надежности блока отклонения системы управления буровым устройством, повышение точности позиционирования долота для проведения скважины по заданной траектории. 3 ил.

 

Изобретение относится к буровой технике и может быть использовано при бурении скважин, а именно наклонно-направленных скважин с протяженным горизонтальным участком.

Известен шарнирный переводник для бурения наклонно-направленных скважин, содержащий корпус и полый вал со сферической опорной пятой, снабженные контактирующими элементами для передачи крутящего момента, например зубьями, сферические подпятники, установленные в корпусе, уплотнительный элемент. Устройство снабжено установленным в корпусе полым штоком с уплотнением, хвостовик которого размещен в полости полого вала, а уплотнительный элемент размещен на хвостовике штока на расстоянии не более 1/4 радиуса уплотняемой поверхности от плоскости, проходящей через центр сферы опорной пяты и перпендикулярной оси полого вала (патент РФ №2192535 от 10.11.2002).

Недостатком известного шарнирного переводника является низкая точность позиционирования долота, вследствие того, что нет возможности изменять направление бурения долота с поверхности.

Известен блок отклонения системы наклонно-направленного бурения, содержащий корпус, размещенный в корпусе вал, состоящий из ведущего и ведомого валов, соединенных с помощью шарнира, на ведомом валу установлен радиально-упорный подшипник с возможностью поддержания его коллинеарным с осью корпуса. Блок снабжен исполнительным органом, размещенным в корпусе, включающий механизм перемещения, клин-отклонитель и датчик перемещения. Механизм перемещения содержит насос, регулирующий клапан, поршень и цилиндр. Механизм перемещения установлен с возможностью перемещения клина-отклонителя в обе стороны с обеспечением отклонения вала от оси корпуса (патент РФ №2603148, опубл. 10.04.2016). Данный блок принят за прототип.

Признаки прототипа, совпадающие с существенными признаками заявляемого изобретения: корпус, имеющий ось; размещенный в корпусе с возможностью вращения вал, состоящий из ведущего и ведомого валов, соединенных с помощью шарнира, на ведомом валу установлен радиально-упорный подшипник с возможностью поддержания его коллинеарным с осью корпуса; исполнительный орган и механизм перемещения, установленные с возможностью обеспечения отклонения вала от оси корпуса.

Недостатком известного блока отклонения системы наклонно-направленного бурения, принятого за прототип, является отсутствие радиального подшипника на ведомом валу, которое приводит к восприятию нагрузки в процессе бурения ступенчатыми клиньями и их повышенному износу, вследствие этого происходит снижение точности позиционирования долота и быстрый выход из строя элемента повышенной ответственности. Кроме того, отсутствие указанного подшипника ведет к нагрузке на шарнир и повышенному износу его уплотнений, что также снижает надежность известного блока. Недостатком также является наличие одного шарнира на валу долота, что приводит к смещению оси долота в торце относительно устройства, что, в свою очередь, приводит к повышенной нагрузке на торцевые уплотнения, а также на боковую стенку долота.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение надежности блока отклонения системы управления буровым устройством, повышение точности позиционирования долота для проведение скважины по заданной траектории.

Поставленная задача была решена за счет того, что в известном блоке отклонения системы управления буровым устройством, включающем корпус, имеющий ось, размещенный в корпусе с возможностью вращения вал, состоящий из ведущего и ведомого валов, соединенных с помощью шарнира, на ведомом валу установлен радиально-упорный подшипник с возможностью поддержания его коллинеарным с осью корпуса, исполнительный орган и механизм перемещения, установленные с возможностью обеспечения отклонения вала от оси корпуса, согласно изобретению вал снабжен вторым шарниром, образуя промежуточный вал между ведущим и ведомым валами, ведомый вал снабжен вторым радиально-упорным подшипником, установленным вблизи торца корпуса, исполнительный орган содержит три клина-отклонителя и три датчика перемещения, механизм перемещения исполнительного органа выполнен в виде трех шаговых двигателей, расположенных под углом 120 градусов друг относительно друга, при этом каждому шаговому двигателю соответствует клин-отклонитель, установленный с возможностью перемещения в обе стороны с обеспечением отклонения вала от оси корпуса, и на каждом клине-отклонителе установлен датчик перемещения.

Признаки заявляемого технического решения, отличительные от прототипа, - вал снабжен вторым шарниром, образуя промежуточный вал между ведущим и ведомым валами; ведомый вал снабжен вторым радиально-упорным подшипником, установленным вблизи торца корпуса; исполнительный орган содержит три клина-отклонителя и три датчика перемещения; механизм перемещения исполнительного органа выполнен в виде трех шаговых двигателей, расположенных под углом 120 градусов друг относительно друга; каждому шаговому двигателю соответствует клин-отклонитель, установленный с возможностью перемещения в обе стороны с обеспечением отклонения вала от оси корпуса; на каждом клине-отклонителе установлен датчик перемещения.

Наличие в конструкции блока двух шарниров на валу и установка на ведомом валу радиально-упорного подшипника вблизи торца корпуса позволяют предотвратить отклонение вала вблизи торца блока, снизить нагрузки на шарниры, возникающие в процессе бурения. В результате увеличивается срок службы уплотнений и повышается надежность блока отклонения системы управления буровым устройством.

Благодаря исполнительному органу, содержащему три шаговых двигателя, расположенных под углом 120 градусов друг относительно друга, при этом каждому двигателю соответствует клин-отклонитель с установленным на нем датчиком перемещения, обеспечивается более точное позиционирование долота, которое, в свою очередь, исключает боковое давление на режущую стенку долота.

Заявителю неизвестно использование в науке и технике отличительных признаков блока отклонения системы управления буровым устройством с получением указанного технического результата.

Предлагаемый блок отклонения системы управления буровым устройством иллюстрируется чертежами, представленными на фиг. 1-3.

На фиг. 1 представлен разрез блока отклонения.

На фиг. 2 показано сечение А-А.

На фиг. 3 показано сечение Б-Б.

Блок отклонения системы управления буровым устройством включает корпус 1. В корпусе 1 размещен с возможностью вращения вал, содержащий шарниры 2, 3 и шпонки 4-5. Вал состоит из ведущего 6 вала, промежуточного 7 вала и ведомого 8 вала.

Шаровые шарниры 2, 3 обеспечивают отклонение оси 9 долота относительно оси 10 корпуса блока отклонения, шпонки 4 передают крутящий момент с ведущего 6 вала, поддерживаемого подшипником 11 при вращении, на промежуточный 7 вал, а шпонки 5 передают крутящий момент с промежуточного 7 вала на ведомый 8 вал.

Ведомый 8 вал снабжен радиально-упорными подшипниками 12, 13.

Исполнительный орган содержит механизм перемещения, выполненный в виде трех шаговых двигателей 14-16 (фиг. 2), расположенных под углом 120 градусов друг относительно друга, три клина-отклонителя 17-19 (фиг. 1, 3) и три датчика перемещения 20-22 (фиг. 1, 2). При этом каждому шаговому двигателю 14-16, управляемому цепью 23 соответствует клин-отклонитель 17-19, установленный с возможностью перемещения в обе стороны с обеспечением отклонения вала от оси корпуса 10. На каждом клине-отклонителе 17-19 установлен датчик перемещения 20-22 для определения бокового положения и/или смещения клина-отклонителя.

Клинья-отклонители 17-19 взаимодействуют с подклинком 24, в который входит ведомый вал 8. Радиально-упорный подшипник 12 установлен на ведомом 8 валу для его поддержания при вращении в подклинке 24. Радиально-упорный подшипник 13 установлен на ведомом валу 8 вблизи торца корпуса 1. На торце корпуса 1 размещены уплотнители 25 для защиты внутреннего пространства корпуса 1 от бурового раствора и выбуренной породы.

Позицией 26 на фиг. 1 показан диапазон изменения направления долота.

Устройство работает следующим образом.

Блок отклонения системой управления буровым устройством используется для направленного бурения с постоянным контролем положения долота и вращением бурильной колонны. Изменение направления бурения долота 26 осуществляется из удаленного места посредством телеметрических устройств и достигается следующим образом: на шаговые двигатели 14-16 через управляющую цепь 23 передается команда для установки требуемого направления долота, которые перемещают клинья-отклонители 17-19 вдоль корпуса 1 блока на соответствующее (требуемому направлению) расстояние, в результате чего осуществляется боковое смещение подклинка 24 и ведомого 8 вала, расположенного в нем, относительно корпуса 1 блока, соответственно ось долота смещается относительно оси 10 устройства. Благодаря наличию второго шарнира 3 на валу, становится возможным установить радиально-упорный подшипник 13 вблизи торца устройства, что снижает нагрузки, возникающие в процессе бурения, а также увеличивает продолжительность работы уплотнений 25. В результате повышается надежность устройства. Для удобства определения бокового положения и/или смещения клиньев-отклонителей 17-19 (фиг. 3) применяются датчики перемещения 20-22. После бурения изогнутой части ствола скважины с отклонением долота предлагаемым блоком можно прекратить процесс отклонения путем передачи соответствующего сигнала в исполнительный орган для перемещения клиньев-отклонителей 17-19 шаговыми двигателями 14-16 в нейтральное положение, которому соответствует совпадение осей 10 корпуса блока и вала, и соответственно оси долота 9, после чего осуществить бурение прямолинейной части скважины. Таким образом, осуществляется точное позиционирование долота для направленного бурения изогнутых участков ствола скважины.

Блок отклонения системы управления буровым устройством, включающий корпус, имеющий ось, размещенный в корпусе с возможностью вращения вал, состоящий из ведущего и ведомого валов, соединенных с помощью шарнира, на ведомом валу установлен радиально-упорный подшипник с возможностью поддержания его коллинеарным с осью корпуса, исполнительный орган и механизм перемещения, установленные с возможностью обеспечения отклонения вала от оси корпуса, отличающийся тем, что вал снабжен вторым шарниром, образуя промежуточный вал между ведущим и ведомым валами, ведомый вал снабжен вторым радиально-упорным подшипником, установленным вблизи торца корпуса, исполнительный орган содержит три клина-отклонителя и три датчика перемещения, механизм перемещения исполнительного органа выполнен в виде трех шаговых двигателей, расположенных под углом 120 градусов друг относительно друга, при этом каждому шаговому двигателю соответствует клин-отклонитель, установленный с возможностью перемещения в обе стороны с обеспечением отклонения вала от оси корпуса, и на каждом клине-отклонителе установлен датчик перемещения.



 

Похожие патенты:

Группа изобретений относится к скважинному отклоняющему устройству, скважинной системе и способу герметизации кольцевого зазора. Отклоняющее устройство содержит отклонитель, имеющий отклоняющую поверхность, и кольцевой уплотняющий узел, расположенный снаружи и продольно перемещаемый на отклоняющем устройстве в ответ на перепад давления, приложенного по всему кольцевому уплотняющему узлу.
Изобретение относится к бурению скважин, а именно к забуриванию боковых стволов из ранее пробуренных необсаженных скважин. Клин-отклонитель для забуривания боковых стволов из необсаженных скважин включает клин с направляющим желобом и продольным каналом, соединенный шарнирно поперечной осью с переходником с возможностью механического прижатия головки клина к стенке скважины, посадочный инструмент, выполненный в виде полой штанги, проходящей через продольный канал клина, и соединенный с переходником с возможностью только продольного перемещения и фиксации срезными элементами и шариками, причем шарики размещены в глухих радиальных отверстиях переходника, сообщенных с его каналом, и выполнены подпружиненными вовнутрь, размещенными соответственно в верхних и нижних рядах радиальных отверстий полой штанги, раздуваемый якорь, выполненный в виде продольно гофрированной трубы с цилиндрическими концами, жестко соединенный с переходником снизу и оснащенный башмаком, который соединен технологической трубой с переходником, оснащен снизу калибратором, а изнутри - седлом под ниппель полой втулки, которая выполнена с возможностью фиксации расположенным снизу замковым элементом в седле башмака, размещена в полой штанге с возможностью перемещения вниз с фиксацией срезными элементами.

Группа изобретений относится к области заканчивания скважин. Способ заканчивания стволов скважины, включающий перемещение клина-отклонителя и фиксатора якоря внутрь родительского ствола скважины, при этом фиксатор якоря прикрепляется к клину-отклонителю посредством разъемного соединения, а родительский ствол скважины облицован по меньшей мере частично обсадной колонной, которая содержит защелочное соединение; закрепление фиксатора якоря внутри родительского ствола скважины посредством стыковки защелочного профиля фиксатора якоря с защелочным соединением; отклонение бурового долота клином-отклонителем для бурения бокового ствола скважины, отходящего от родительского ствола скважины; перемещение оборудования бокового заканчивания внутрь бокового ствола скважины инструментом для спуска обсадной колонны-хвостовика, при этом оборудование бокового заканчивания содержит заканчивающий инструмент; отделение клина-отклонителя от фиксатора якоря разъемным соединением с использованием инструмента извлечения клина-отклонителя и тем самым открытие участка разъемного соединения, причем инструмент извлечения клина-отклонителя функционально связан с дистальным концом инструмента для спуска обсадной колонны-хвостовика; удаление клина-отклонителя из родительского ствола скважины посредством инструмента извлечения клина-отклонителя; и перемещение отклоняющего клина заканчивания внутрь родительского ствола скважины, причем этот отклоняющий клин заканчивания функционально скреплен с рабочей колонной, и присоединение отклоняющего клина заканчивания к фиксатору якоря посредством разъемного соединения.

Группа изобретений относится к области бурения. Срезной болт с двумя состояниями, содержащий корпус, образующий камеру и имеющий срезную часть, и штифт, который размещен в камере и который выполнен с возможностью перемещения между срезаемым положением и несрезаемым положением, удержания внутри срезной части с помощью удерживающего механизма в несрезаемом положении и перемещения из несрезаемого в срезаемое положение для срезания болта.

Изобретение относится к отклоняющим устройствам для вырезки окна в обсадной колонне с целью последующего бурения бокового ствола. Устройство содержит закрепленный на колонне бурильных труб полый фрезер-райбер.

Регулируемый скважинный изогнутый инструмент для присоединения к бурильной колонне содержит цилиндрический первый корпус, определяющий первую продольную ось, цилиндрический второй корпус, определяющий вторую продольную ось, подшипниковый узел, содержащий внутреннее кольцо и наружное кольцо, присоединенное к указанному первому корпусу, причем внутреннее кольцо присоединено к указанному второму корпусу, подшипниковый узел содержит поворотное соединение между внутренним и наружным кольцами, обеспечивающее возможность поворота указанного второго корпуса относительно указанного первого корпуса вокруг оси, перпендикулярной первой продольной оси, и первый линейный привод, закрепленный в пределах указанного первого корпуса на первом радиальном расстоянии от первой продольной оси и направленный для перемещения, параллельного первой продольной оси.

Изобретение относится к средствам ориентации в скважине. В частности, предложено устройство индикации ориентации, включающее корпус, образующий первый канал потока и устанавливаемый внутри скважинной трубы; устройство ориентации, подвижно смонтированное внутри корпуса и образующее второй канал потока в сообщении по текучей среде с первым каналом потока; и груз эксцентрика, установленный внутри устройства ориентации и имеющий центр масс, радиально смещенный от оси вращения устройства ориентации.

Группа изобретений относится к нефтегазовой промышленности и может быть использована для забуривания и крепления дополнительных стволов из ранее пробуренных обсаженных скважин.

Группа изобретений относится к области бурения дополнительных стволов из ранее пробуренных и обсаженных скважин, в частности, к устройствам для создания соединения обсадных колонн первичного и дополнительного стволов с сохранением проходного диаметра первичного ствола скважины.

Группа изобретений относится к области наклонно-направленного бурения. Способ предотвращения протекания текучей среды через сужающуюся поверхность отклонителя фрезы в обсаженной скважине характеризуется тем, что отклонитель фрезы размещают в обсаженной скважине.

Группа изобретений относится к скважинному отклоняющему устройству, скважинной системе и способу герметизации кольцевого зазора. Отклоняющее устройство содержит отклонитель, имеющий отклоняющую поверхность, и кольцевой уплотняющий узел, расположенный снаружи и продольно перемещаемый на отклоняющем устройстве в ответ на перепад давления, приложенного по всему кольцевому уплотняющему узлу.
Изобретение относится к бурению скважин, а именно к забуриванию боковых стволов из ранее пробуренных необсаженных скважин. Клин-отклонитель для забуривания боковых стволов из необсаженных скважин включает клин с направляющим желобом и продольным каналом, соединенный шарнирно поперечной осью с переходником с возможностью механического прижатия головки клина к стенке скважины, посадочный инструмент, выполненный в виде полой штанги, проходящей через продольный канал клина, и соединенный с переходником с возможностью только продольного перемещения и фиксации срезными элементами и шариками, причем шарики размещены в глухих радиальных отверстиях переходника, сообщенных с его каналом, и выполнены подпружиненными вовнутрь, размещенными соответственно в верхних и нижних рядах радиальных отверстий полой штанги, раздуваемый якорь, выполненный в виде продольно гофрированной трубы с цилиндрическими концами, жестко соединенный с переходником снизу и оснащенный башмаком, который соединен технологической трубой с переходником, оснащен снизу калибратором, а изнутри - седлом под ниппель полой втулки, которая выполнена с возможностью фиксации расположенным снизу замковым элементом в седле башмака, размещена в полой штанге с возможностью перемещения вниз с фиксацией срезными элементами.
Изобретение относится к области нефтяной и газовой промышленности. Способ строительства многоствольной скважины, характеризующийся тем, что бурят основной ствол скважины от поверхности земли до пласта, забуривают боковой ствол из ранее пробуренного основного ствола, по завершении его бурения спускают в боковой ствол обсадную колонну, оборудованную в верхней части узлом для формирования многоствольного «стыка» не ниже третьего уровня сложности по классификации TAML.

Группа изобретений относится к области заканчивания скважин. Способ заканчивания стволов скважины, включающий перемещение клина-отклонителя и фиксатора якоря внутрь родительского ствола скважины, при этом фиксатор якоря прикрепляется к клину-отклонителю посредством разъемного соединения, а родительский ствол скважины облицован по меньшей мере частично обсадной колонной, которая содержит защелочное соединение; закрепление фиксатора якоря внутри родительского ствола скважины посредством стыковки защелочного профиля фиксатора якоря с защелочным соединением; отклонение бурового долота клином-отклонителем для бурения бокового ствола скважины, отходящего от родительского ствола скважины; перемещение оборудования бокового заканчивания внутрь бокового ствола скважины инструментом для спуска обсадной колонны-хвостовика, при этом оборудование бокового заканчивания содержит заканчивающий инструмент; отделение клина-отклонителя от фиксатора якоря разъемным соединением с использованием инструмента извлечения клина-отклонителя и тем самым открытие участка разъемного соединения, причем инструмент извлечения клина-отклонителя функционально связан с дистальным концом инструмента для спуска обсадной колонны-хвостовика; удаление клина-отклонителя из родительского ствола скважины посредством инструмента извлечения клина-отклонителя; и перемещение отклоняющего клина заканчивания внутрь родительского ствола скважины, причем этот отклоняющий клин заканчивания функционально скреплен с рабочей колонной, и присоединение отклоняющего клина заканчивания к фиксатору якоря посредством разъемного соединения.

Группа изобретений относится к области бурения. Забойное бурильное устройство содержит корпус блока подшипников, образующий продольную ось и верхнюю и нижнюю части, причем верхняя часть корпуса блока подшипников выполнена с возможностью соединения с бурильной колонной, по меньшей мере один блок кольцевых подшипников, установленный в корпусе блока подшипников, и центральную часть бурового долота, по существу расположенную у нижнего конца корпуса блока подшипников и соединенную с ним, при этом центральная часть выполнена с возможностью вращения относительно продольной оси и имеет лопасти, присоединенные к ней, причем лопасти несут на себе множество резцов, при этом резцы выполнены с возможностью входа в контакт с подземным пластом породы, хвостовик, выступающий из центральной части, причем хвостовик выполнен интегральным или как одно целое с центральной частью или неразъемно соединен с центральной частью, и шпиндель, сцепляющийся с хвостовиком и образующий неразъемное соединение с ним.

Группа изобретений относится к области бурения. Срезной болт с двумя состояниями, содержащий корпус, образующий камеру и имеющий срезную часть, и штифт, который размещен в камере и который выполнен с возможностью перемещения между срезаемым положением и несрезаемым положением, удержания внутри срезной части с помощью удерживающего механизма в несрезаемом положении и перемещения из несрезаемого в срезаемое положение для срезания болта.

Изобретение относится к автоматизированному управлению операцией в стволе скважины для добычи углеводородов из подземных пластов. Техническим результатом является повышение точности определения неопределенности расчетной траектории ствола скважины и, как следствие, повышение точности определения расчетной траектории ствола скважины.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности. Способ включает установку в скважину высокопрочных НКТ, отклонителя с проходящим в нем внутренним каналом, привязкой и возможной ориентацией его в пространстве в интервале нижнего уровня проводки боковых стволов, герметизацию устья скважины, установку внутрискважинного оборудования, состоящего из гидромониторной насадки, узла управления траекторией ствола, навигационной системы, рабочих гибких НКТ, устройства перераспределения потока, обратного клапана, подающих гибких НКТ, подачу жидкости в межколонное пространство НКТ/гибкие НКТ, перемещение гидромониторной насадки через герметизирующее устройство.

Изобретение относится к отклоняющим устройствам для вырезки окна в обсадной колонне с целью последующего бурения бокового ствола. Устройство содержит закрепленный на колонне бурильных труб полый фрезер-райбер.

Регулируемый скважинный изогнутый инструмент для присоединения к бурильной колонне содержит цилиндрический первый корпус, определяющий первую продольную ось, цилиндрический второй корпус, определяющий вторую продольную ось, подшипниковый узел, содержащий внутреннее кольцо и наружное кольцо, присоединенное к указанному первому корпусу, причем внутреннее кольцо присоединено к указанному второму корпусу, подшипниковый узел содержит поворотное соединение между внутренним и наружным кольцами, обеспечивающее возможность поворота указанного второго корпуса относительно указанного первого корпуса вокруг оси, перпендикулярной первой продольной оси, и первый линейный привод, закрепленный в пределах указанного первого корпуса на первом радиальном расстоянии от первой продольной оси и направленный для перемещения, параллельного первой продольной оси.
© Патентный поиск, поиск патентов на изобретения - FindPatent.RU 2012-2024
Политика конфиденциальности 2017-04-19 2018-05-30T18:18:19
Наверх