Устройство для проведения направленных скважин сложных траекторий

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

<и>652310 (61) Дополнительное к авт. свид-ву2 (51) М. Кл.

E 21 В 7/08 (22) Заявлено 11. 11.74 (21) 2075230/22-03 с присоединением заявки №вЂ” (23) ПриоритетГосударстееииый коми:тет

СССР оо делам изооретеиий и открытий

Опубликовано 15.03.79.Бюллетень № 10 (53) УДК 622.243. . 27 (088. 8) Дата опубликования описания 20.03 79 (72) Авторы изобретения

В. П. Петренко и П. П. Петренко

Ордена Трудового Красного Знамени институт горного репа им. А. А. Скочинского (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ НАПРАВЛЕННЫХ

СКВАЖИН СЛОЖНЫХ ТРАЕКТОРИЙ

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано в горнорудной npol мышленности и туннельном строительстве.

Известно устройство для проведения направленных скважин сложных траекторий, включающее пневмобур, центрирующий фонарь, трубчатый невращающийся буровой став, механизмы подачи пневмобура, принудительного управления, автоматической стабилизации прямолинейного направления и механизм закругления траектории скважи- 10 ны (1).

Существенными недостатками данного устройства являются невозможность контроля траектории скважины в пространстве, а также то, что оно может применяться только на буровых машинах с невращающимся буровым ставом.

Известно устройство для проведения направленных скважин сложных траекторий, содержащее буровую машину, буровой инструмент, механизм принудительного управления, координатную систему и индикаторный блок (2).

Недостатком известного устройства является то, что оно обладает неоольшой точностью и может применяться в комплексе с буровыми машинами вращательного действия.

С целью повышения точности проведения скважин сложных траекторий буровыми машинами с вращающимся буровым ставом предлагаемое устройство снабжено механизмом ориентирования и следящей трубой, имеющей снаружи продольные ножи, а внутри ребра с двумя втулками, причем на одной из них закреплена венцовая шестерня. Механизм ориентирования состоит из двигателя, планетарной шестерни, входящей в зацепление с венцовой шестерней следящей трубы, датчика разворота координатной системы, представляющего собой потенциометр, корпус которого свободно подвешен на горизонтальной оси, а его подвижный контакт соединен с отвесным маятником. Координатная система состоит из верхней внутренней трубы и нижней внутренней трубы с центрирующим фонарем, соединенной с верхней трубой полым шарниром Гука, на осях которого закреплены потенциометры.

На фиг. 1 показано описываемое устройство; на фиг. 2. — следящая труба, механиз3,652310 мы принудительного управления, ориентирования и координатная система; на фиг. 3 —— потенциометр координатной системы; на фиг. 4 — датчик разворота координатцой системы; на фиг. 5 — механизм принудительно5 го управления движением буровой коронки (разрез по Л-Л на фиг. 2); на фиг. 6 — механизм ориентирования (разрез по 5-5 »а фиг. 2); на фиг. 7 — разрез координатной системы по В-В на фиг. 2; на фиг. 8 — пульт контроля и управления.

Устройство cîñòîèò из механизма 1 принудительного управления движением буровой коронки, следящей трубы 2,механизма ориентирования 3, координатной системы 4 траек- 15 тории скважины, пульта 5 контроля и управления, а также бурового инструмента, включающего буровую коронку 6 и буровой став 7, которые получают вращение и подачу от буровой машины 8.

Механизм принудительного управления состоит из четырех отклонителей 9, силовых электромагнитов 10, соединенных с помощью кабеля 11 с кнопками 12 пульта контроля и управления. 25

Следящая труба 2 представляет собой полый цилиндр, на наружной поверхности которого закреплены продольные ножи 13, а внутри него размещены ребра с двумя втулками 14, на одной из которых закреплена венцовая шестерня 15.

Механизм ориентирования выполнен из электродвигателя 16, приводящего во вращение планетарную шестерню 17, входящую в зацепление с венцовой шестерней следящей трубы, и датчика 18 разворота координатной системы, представляющего собой потенциометр, корпус 19 которого свободно подвешен на горизонтальной оси 20, а его подвижный контакт соединен с маятником 21, занимающим отвесное положение.

Координатная система состоит из верх- 40 ней и нижней внутренних труб 22 и 23. В верхней трубе размещены механизмы принудительного управления и ориентирования.

Верхняя внутренняя труба посредством подшипников 24 посажена на втулки следящей трубы и с помощью полого шарнира Гука 25 соединена с нижней внутренней трубой 23, на конце которой закреплен центрирующий фонарь 26. На двух взаимно перпендикулярных осях крестовины шарнира Гука установлены потенциометры 27. Корпуса 28 потенциометров жестко скреплены с внутренними трубами, а их подвижные контакты 29 расположены на крестовине полого шарнира Гука.

Внутренние трубы с помощью подшипников 30 посажены йа "буровои став 7;"которыи в промежутке между верхней и нижней труба- 51 ми соединен шарниром Гука 31.

Пульт контроля и управления выполнен из токоизмерительных приборов 32 вертикальной и горизонтальной плоскостей и токоизмерительного прибора 33 разворота координатной системы, которые с помощью кабеля 1! соединены с соответствующими потенциометрами 27 и 18. Г1отенциометры 27 координатной системы настраиваются так, чтобы при прямолинейном положении верхней и нижней внутренних труб токоизмерительные приборы 32 показывали нулевые отметки, а потенциометр 18 разворота координатной системы так, чтобы при совпадении одной из осей крестовины полого шарнира Гука 25 с вертикальной плоскостью токоизмерительный прибор 33 показывал нулевое значение. На пульте контроля и управления имеются кнопки:. !2 управления силовыми электромагнитами и 34 управления электродвигателем механизма ориентирования.

Устройство работает следующим образом.

От буровой машины 8 получают вращение и подачу буровой став 7 и буровая коронка 6. При подаче бурового инструмента следящая труба 2 перемегцается в скважине и благодаря наличию ножей 13 совершает поступательное движение. По токоизмерительному прибору 33 разворота координатной системы, расположенному на пульте контроля и управления, следят за отсутствием разворота координатной системы в вертикальной плоскости. При появлении разворота, который может возникнуть в результате вращения бурового става, включается кнопка 34 и по кабелю 11 на электродвигатель 16 механизма ориентирования подается напряжение. Вращение от электродвигателя передается планетарной шестерне 17, которая, окатываясь по неподвижной венцовой шестерке 15, разворачивает координатную систему. При этом подвижный контакт потенциометра с маятником 21, занимающим отвесное положение, перемещается по неподвижной части потенциометра 19, а на токоизмерительный прибор 33 разворота подается электрический сигнал рассогласования.

Когда на токоизмерительном приборе 33 стрелка показывает нулевое положение, кнопка 34, управления отключается. В этот мо- . мент ось крестовины полого шарнира Гука координатной системы и ось отклонителей механизма принудительного управления совмещаются с вертикальной плоскостью, При перемещении по скважине следящей трубы 2 перемещается верхняя внутренняя труба 22 и соединенная с ней полым шарниром Гука 25 нижняя внутренняя труба 23 с закрепленным на ее конце центрирующим фонарем 26. Трубы координатной системы благодаря наличию между ними шарнирного соединения Гука и плотного соприкасания со стенками скважины следуют по фактической траектории последней.

Если траектория скважины прямолинейна, то и внутренние трубы 22 и 23 координатной системы занимают прямолийейное положение, а подвижные контакты 29 потенциометров 27, установленные на взаимно перпен», 65231 дикулярных осях крестовины полого шарнира Гука 25, — среднее положение, при котором токоизмерительные приборы 32 вертикальной и горизонтальной плоскостей показывают нулевые отметки. 5

На криволинейных участках траектории скважины внутренние трубы 22 и 23 координатной системы образуют между собой угол, что приводит к смещению подвижных контактов 29 потенциометров 27 вертикальной и горизонтаЛьной плоскостей, в результате чего токоизмерительные приборы 32 показывают величину отклонения в вертикальной и горизонтальной плоскостях верхней внутренней трубы 22 с буровой коронкой 6 относительно нижней трубы 23. 15

Отсчет величин отклонений производится при остановленном буровом ставе после наращивания (сокращения) секции бурового ° става через равные интервалы. Считанные текущие положения координат буровой коронки в пространстве записываются в таблицу и по ее данным строится проекция траектории скважины в вертикальной и горизонтальной плоскостях. Если траектория скважины отклоняется от основного направления, то с помощью кнопок 12 пульта контроля и управления подают напряжение на один из силовых электромагнитов 10 механизма принудительного управления; выдвигается отклонитель 9, который возвращает буровую коронку 6 к заданной траектории.

Формула изобретекия

1. Устройство для проведения направленных скважин сложных траекторий, содержа0

6 щее буровую машину, буровой инструмент, механизм принудительного управления, координатную систему и индикаторный блок, отличающееся тем, что, с целью повышения точности проведения скважин сложных траекторий буровыми машинами с вращающимся буровым ставом, оно снабжено механизмом ориентирования и следящей трубой, имеющей снаружи продольные ножи, а внутри ребра с двумя втулками, причем на одной из них закреплена венцовая шестерня.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что механизм ориентирования состоит из двигателя, планетарной шестерни, входящей в зацепление с венцовой шестерней следящей трубы, датчика разворота координатной системы, представляющего собой потенциометр, корпус которого свободно подвешен на горизонтальной оси, а его подвижный контакт соединен с отвесным маятником.

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что координатная система состоит из верхней внутренней трубы и нижней внутренней трубы с центрирующим фонарем, соединенной с верхней трубой полым шарниром Гука, на осях которого закреплены потенциометры.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство № 451845, кл. Е 21 С 9/00, 1973.

2. Авторское свидетельство № 484298, кл. Е 21 В 7/08, 1974.

Фиг.5

Й/2.4

Рдг. 7

Ь2. b

Puz. Ю

Составитель Р. Гладун

Редактор Н. Корченко Техред О. Луговая Корректор О. Билак

Заказ 1011/32 Тираж 656 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

I I 3035, Москва, Ж-35, Раушская иаб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4