Управляемый механизм перекоса для изменения направления буровой скважины

Полезная модель направлена на повышение надежности работы механизма, упрощении конструкции механизма и расширении эксплуатационных возможностей устройства. Поставленная задача достигается тем, что управляемый механизм перекоса, содержит внешний корпус с двумя втулками, выполненными сопряженными со смещенными центрами и расположенными эксцентрично друг другу. На внешней поверхности втулок выполнены поперечные пазы, а на краях выполнены осевые упоры и маслоподводящие канавки. Внутри внешней втулки и корпуса установлены гидропоршни. 3 илл. 1 н.п. ф-лы.

Полезная модель относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть использовано в буровой технике, в частности в устройствах, предназначенных для изменения направления буровой скважины и предназначено для проводки наклонно направленных и горизонтальных скважин.

Известна конструкция "управляемый отклонитель" по авторскому свидетельству SU N 1359432, E21B 7/08, 20.12.85, в котором устройство для перекоса частей забойного двигателя, состоит из двух вращающихся на цапфе трубчатых секций, соединенных между собой подпружиненным фиксатором, ось цапфы наклонена под равным углом к оси каждой трубчатой секции, вал устройства кинематически связан с частями забойного двигателя через подшипниковые опоры, каждая из которых имеет втулки, эксцентриковые относительно оси цапфы, причем эксцентриситет направлен в одну сторону. Верхняя втулка жестко связана с нижней трубчатой секцией, а нижняя с верхней. При увеличении расхода промывочной жидкости фиксатор разъединяет трубчатые секции, которые вращаются в противоположные стороны, отклоняя вал в угловом направлении. При снижении расхода буровой жидкости до рабочего фиксатор под действием пружины входит в соответствующее отверстие верхней трубчатой секции, фиксируя устройство в соответствующем угловом положении.

Недостатком аналога является низкая надежность и невозможность получения высокоточного угла отклонения, что обусловлено ступенчатым изменением углов установки отклонителя с прохождением ряда промежуточных углов и возможностью заклинивания при этом нижней компоновки, что существенно снижает эксплуатационные возможности устройства.

В качестве ближайшего аналога принят "управляемый отклонитель" по заявке RU 94035985/03, E21B 7/08, 26.09.1994, в котором описано устройство для искривления скважин, в корпусе управляемого гидравлического механизма перекоса расположены вал, состоящий из двух шарнирно соединенных частей, механизм перекоса нижней части вала с приводом, шарнирная опора нижней части вала и муфта сцепления. Механизм перекоса выполнен в виде поворотной втулки со спиральными пазами, двух сопряженных между собой по наклонным цилиндрическим рабочими поверхностями эксцентричных колец, одно из которых закреплено на корпусе, а другое - на поворотной втулке, подпружиненного относительно корпуса кольцевого поршня с пальцами, которые взаимодействуют со спиральными пазами втулки. Привод механизма перекоса выполнен в виде лопаточного узла, статор которого установлен на поворотной втулке, а ротор - на верхней части вала. Шарнирная опора выполнена в виде радиально-сферического подшипника и расположенных по обе стороны от него опорных колец вала и корпуса со сферическими рабочими поверхностями, между которыми расположены тела качения.

Недостатками устройства являются низкая эксплуатационная надежность, обусловленная сложностью конструкции, а так же низкая точность проводки скважины.

Задача полезной модели заключается в повышении надежности работы механизма, упрощении конструкции механизма и расширении эксплуатационных возможностей устройства.

Технический результат достигается за счет получения высокоточного угла отклонения, позволяющего осуществлять точную проводку скважины, создание дополнительного вращающего момента, позволяющего фиксировать положение бурильной колонны в заданном направлении.

Поставленная задача достигается тем, что управляемый механизм перекоса, содержит внешний корпус с двумя втулками, выполненными сопряженными со смещенными центрами и расположенными эксцентрично друг другу. На внешней поверхности втулок выполнены поперечные пазы, а накраях выполнены осевые упоры и маслоподводящие канавки. Внутри внешней втулки и корпуса установлены гидропоршни.

На фигуре 1 представлен вид спереди управляемого механизма перекоса; на фигуре 2 представлен вид сверху управляемого механизма перекоса; на фигуре 3 представлена кинематическая схема работы управляемого механизма перекоса.

Управляемый двухконтурный гидравлический механизм перекоса содержит внешний корпус 1, состоящий из внутренней втулки 2, со смещенным центром, предназначенной для жесткого соединения с корпусом бурильной колонны, и внешней втулки 3, со смещенным центром, сопряженных между собой и встроенных одна в другую. Два гидропоршня 7 расположены внутри внешней втулки 3, со смещенным центром, а два других гидропоршня 7 снаружи внешней втулки 3 и работают от жидкости, подводимой через масло подводящие канавки с каналами 4. Уплотнения в виде колец 5, предназначенны для предотвращения протекания буровой жидкости. Осевые упоры 6, служащие для фиксации осевого положения внешней 3 и внутренней 2 сопряженных втулок, имеющих смещенный центр.

Две сопряженных внешняя 3 и внутренняя 2 втулки, имеющие смещенный центр, обеспечивают управляемость углом, величиной и направлением отклонения оси бурильной колонны. Одна втулка со смещенным центром, создает только определенный угол отклонения оси бурильной колонны, а две втулки позволяют управлять несколькими параметрами.

Управляемый двухконтурный гидравлический механизм перекоса работает следующим образом.

В процессе создания скважины бурильной колонной для изменения направления бурения на механизм перекоса подается управляющий расход буровой жидкости, что вызывает соответствующее увеличение динамического давления. В зависимости от выбранного канала подачи давления срабатывает один из гидропоршней 7. Гидропоршень 7

перемещается с установленным на нем пальцем 8. Установленный на гидропоршне 7 палец 8 взаимодействует с поперечными пазами 9 одной из сопряженных внешней 3 или внутренней 2 втулок, имеющих смещенный центр. После чего происходит вращательное перемещение одной из сопряженных внешней 3 или внутренней 2 втулок, имеющих смещенный центр, на угол ₁ относительно продольной оси механизма перекоса. Что позволяет получить смещение оси бурильной колонны в пространстве на угол ₁ (фигура 3). После окончания подачи на механизм перекоса управляющего расхода буровой жидкости, гидропоршень 7 с установленным на нем пальцем 8 возвращается в исходное положение при помощи пружины 10. Поскольку гидропоршни 7 и установленные на них пальцы 8, работают по принципу храпового механизма, что, в свою очередь, позволяет получить жесткую фиксацию механизма перекоса в заданном положении. После чего бурильная колонна будет продолжать свое движение со смещением ее оси в пространстве на угол ₁ В дальнейшем при очередной подаче управляющего расхода буровой жидкости, что вызывает соответствующее увеличение динамического давления, и в зависимости от выбранного канала подачи давления срабатывают те же самые или другие гидропоршни 7. Гидропоршень 7 перемещается с установленным на нем пальцем 8. Установленный на гидропоршне 7 палец 8 взаимодействует с поперечными пазами 9 одной из сопряженных внешней 3 или внутренней 2 втулок, имеющих смещенный центр. После чего происходит вращательное перемещение одной из сопряженных внешней 3 или внутренней 2 втулок, имеющих смещенный центр, на угол ₂ относительно продольной оси механизма перекоса. Что позволяет получить смещение оси бурильной колонны в пространстве на угол ₂. Результирующим смещением оси бурильной колонны в пространстве будет являться угол ₃=₁+₂. После окончания создания криволинейного участка скважины для приведения оси бурильной колонны в первоначальное положение происходит очередная подача управляющего расхода буровой жидкости, что вызывает соответствующее увеличение динамического давления, и в зависимости от выбранного канала подачи давления срабатывают гидропоршни 7. После чего происходит вращательное перемещение одной из сопряженных внешней 3 или внутренней 2 втулок, имеющих смещенный центр, на угол относительно продольной оси механизма перекоса. Что позволяет получить смещение оси бурильной колонны в пространстве на угол . Результирующим смещением оси бурильной колонны в пространстве будет являться угол =_тек+, где _тек - текущий угол отклонения оси бурильной колонны; - угол, определяющий первоначальное положение оси бурильной колонны в пространстве.

Положительный эффект: возможность проводки скважины со сложной траекторией за одну спускоподъемную операцию с высокой надежностью и точностью.

Управляемый механизм перекоса, содержащий внешний корпус с двумя втулками, отличающийся тем, что втулки выполнены сопряженными со смещенными центрами и расположены эксцентрично друг другу, на внешней поверхности втулок выполнены поперечные пазы, а на краях выполнены осевые упоры и маслоподводящие канавки, внутри внешней втулки и корпуса установлены гидропоршни.