Устройство для направленного бурения скважин

 

ОП ИСА

ИЗОБРЕТ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИД (6т) Дополнительное к авт. св ф л. (22) Заявлено 03.01.75(21) 2

В 7/04 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 05,08.77,6 (45} Дата опубликования они

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

); 662.4, 3, 51 (088.8) (72) Авторы изобретения

Н, С. Савич, П. Е. Левкович и Л. Л. Опадько

11онецкий научно-исследовательский угольный институт (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО,ПЛЯ !!ЛПРЛВЛЕЕМ!!ОГО БУРЕЮ!Я СКВАЖИ!!

3!:Юбрете1!ие относится к горной проч ьвнпенности. р!звестно устройство для направленного оурения скважин, состоящее из исполнительного органа н неврагцяющегося корпуса, на сотором установлены взаимодействующие с< стенками скважины отклонители, приво«нмые в действие с помощью гидродомкратов

Недостатком устройства является взаимо-!О действие отклонителя со стенками скважины лишь одним своим концом, в связи с чем гидродомкрат должен создавать большие напорные усилия. Расположение домкрата между неврашаюгцимся элементом и l5 отклонителем приводит к увеличению габарита отклоняющегося устройства, поэтому оно может быть применено только для бурения скважин большого диаметра, !!ниболее близким к предлагаемому яв- 20 ляется устройство для направленного бурения сic«ажнн, вклточающее исполнительный орган, соедннегпгый с валом, размещенным

«ну грн не«рацяюгггегося корпуса с закрепл н.ымн на нем отклонителями, связанными 25 с силовыми элементами, выполненными в виде эластичных баллонов )2).

Существенным недостатком известного устройства является врашение отклонителя вокруг прикрепленной к исполнительному органу опоры при расширении одного из эластичных баллонов во время работы устройства и взаимодействие стклонителя со стенками скважины не по всей длине, а лишь одним концом. Это обуславливает возникновение момента сил, стремяшегося деформировать узел крепления отклонителя к исполнительному органу.

Расположение силовых эластичных балдоков внутри устройства пе исключает зажатие исполнительного органа при создании давления в одном из эластичных баллонов.

Таким образом, требуется увеличение мощности привода на преодоление сил трения, возникаюгдих между силовым эластичным баллоном и исполнительным органом.

Кроме того„ расположение эластичных баллонов вокруг исполнительного органа с перекрытием внутреннего сечения устройства может обеспечить проведение скважин

;голько цо сыпучим породам за счет у»пот»е»и». Все это снижает эффективность бурения.

Пелыо изобретения является повышение эффективности бурения и расширение обласги применения устройства.

Ук,азанная цель достигается тем, что в

»редлагаемом устройстве силовые элементы располагают внутри отклонителей, симметрично их поперечным осям. 10

Отклонители целесообразно снабдить обоймой и клиновидным ножом, между которыми разместить шариковые опоры.

Па фиг, 1 изображено предлагаемое устройство, продольный разрез; »а фиг. 2— разрез Л-Л фиг. 1; »а фиг. 3 — узел ) фиг. 2; на фиг. 4 — вид Б фиг. 3.

Устройство для направленного бурения скважин состоит из бурового исполнительного органа 1, неврашающегося корпуса 2, 20 внутри которого проходит укрепив»»ый на подшипниках вращающийся вал 3, нередеющий крутящий момент исполнительному органу.

Па наружной поверхности неврашающего- 25 ся корпуса установлены в диаметрально прогивоположных направлениях два или несколько имеющих клиновидный нож отклонителей

4 и датчики контроля положения уголь-порода» (на чертежах не изображены). Внут- 30 ри отклонителей 4 расположены силовые элементы, выполненные в виде эластичных баллонов 5, соприкасающихся с наружной поверхностью невращающегося корпуса 2. Эластич»ые баллоны 5 установлены симметрично по- 5 перечным осям отклонителей и каждый из них трубопроводом соединен с приводом (насосом).

Каждый отклонитель 4 имеет обойму 6, закрепленную на невращающемся корпусе 2. 40

В обоймах размещены шариковые опоры 7, взаимодействующие с боковыми стенками отклонит»лей и предотвращающие возможность заклинивания их в обоймах, а также с»ижающие возможность заклинивания их в обой-<5 мах, Q также снижающие усилия сопротивления при их выдвижении. Гнезда под шариковые опоры конструктивно выполнены с таким расчетом, что при выдвижении отклонителей шарики не могут выйти из гнезд. 50

Лля восприятия усилий, возникающих пря перемещении бурового снаряда по скважине е x êëîíèòeëè удерживаю" ся относительно обоймы стопорными роликами 8, расположенными между внутренними стенками обоймы и боковыми плоскостями отклонителей. (целью предотвращения выпвдания шариков» к опор 7 и роликов 8 из обоймы 6, а т:» же," меньшения явления штыбования енней полости обоймы последняя закре, а Г-образной пружинной крышкой 9, торцы которой »потно прилегают к боковым плоскостям откпонителей.

Устройство работает ледующим образом.

При забуривании в»ласт эластичный бап— пон 5 находится в сжатом сосгоянии. Но внутренней полости жидкость в это время находится без избыточного давления и режущие кромки клиновидных ножей откпонителей 4 находятся на уровне периферийных резцов исполни гельного органа 1.

При бурении скважины, в процессе взаимодействия резцов исполнительного органа с угольным массивом, возникают усилия, отклоняющие исполнительный орган 1 к иоч-ве или кровле »паста, и описываемое усгройство начинает отклоняться в ту ипи инук сторону.! 1осле получения сигнала от датчика

«уголь-порода" о приближении бурового устройства к боковым, например к почве, в эластичный баллон 5, с помощью привода, установленного в штреке, ночи»ает нагнетаться жидкость, в результате чего отклонитель 4, расположенный со стороны почвы, начинает выдвигаться из обоймы 6. При этом режущая кромка клиновидного ножа отклонителя начинает выходить за пределы периферийных резцов исполнительного органа.

Нагнетание жидкости в эластичный баллон 5 продолжается до тех пор, пока возникающие от взаимодействия клиновидного ножа нижнего отклонителя 4 со стенкой скважины усилия не уравновесят усилия„ вызванные работой исполнительного органа

1. Об атом судят по показанию датчика, «уголь-порода».

После этого работа привода прекращается, а созданное в эластичном баллоне 5 давление жидкости поддерживается с помощью обратного клапана, установленного у привода.

В том случае, когда исполнительный орган 1 отклоняется в сторону кровли, в рв боту включается отклонитель, расположенный нв невращающемся корпусе со стороны кровли.

Описываемое устройство для направленного бурения скважин позволяет бурить направленные скважины, не выходящие за пределы угольного пласта, и в случае сложной гипсометрии.

В таких случаях, когда угольный пласт уходит вниз, в работу вводится отклонитель, находящийся со стороны кровли. Ког да угольный пласт поднимается вверх, работает отклонитель, находящийся со стороны почвы.

Описываемое устройство для направленного бурения скважин позволяет повысить эффективность бурения направленных скважин, поскольку установка выполненных в виде эластичных баллонов силовых элементоЬ внутри отклонителей, симметрично их поперечным осям, и закрепление отклонителей в обоймах с помощью шариковых опор позволяет осуществить контактирование со стенками скважин отклонителей по всей их длине, уменьшив при этом создаваемые силовыми элементами напорные усилия, необходимые для отклонения использованного органа, и уотранить возникновение момента can стремяшегося деформировать узел крепления отклонителей.

Кроме того описываемое устройство за счет компактного и уменьшенного по габаритам конструктивного выполнения позволяет расширить область применения на весь ма тонкие угольные пласты.

Формула изобретени я

1. Устройство для направленного бурения скважин, включающее исполнительный орган, соединенный с валом, размещенным внутри невращаюшегося корпуса с закрепленными на нем отклонителями, связанными с силовыми элементами, выполненными в виде эластичных баллонов, о т л и ч а ю ше с я тем, что, с целью повышения эффективности бурения и расширения области его применения, силовые элементы расположены внутри отклонителей, симметрично их поперечным осям.

2. Устройство go п. 1, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, отклонители снабжены обоймой и клиновИдным ножом„между которыми размещены шариковые опоры.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Патент ФРГЫ 1257077, кл. 5в„19/00, 1962„

2, Патент США М 3677354, кл. 175-76, 1972.