Гидравлический отклонитель

Полезная модель относится к буровой технике, в частности к гидравлическим отклонителям с использованием клина-отклонителя. Оно может быть использовано для прорезания «окна» в обсадной колонне и забуривании бокового ствола в скважину с использованием клина-отклонителя и узла опоры, закрепленного на стенках скважины.

Задачей полезной модели гидравлического отклонителя является повышение работоспособности устройства, упрощение технологии сборки, ремонта и извлекаемости из скважины устройства.

Технический результат достигается тем, что, как и известный гидравлический отклонитель, содержащий клин-отклонитель с наклонной рабочей поверхностью, выполненной в виде желоба, узел опоры, включающий цилиндрический полый корпус с окнами под плашки, расположенный в упомянутом полом корпусе распорный элемент с наклонными поверхностями, на которых с возможностью перемещения размещены плашки, имеющие на лицевой поверхности зубья, вершины которых направлены вниз, гибкий шланг высокого давления для подачи жидкости в гидравлическую камеру, и снабженный размещенными между клином-отклонителем и цилиндрическим полым корпусом узла опоры переходником и пакерами, а также направляющий элемент, распорный элемент, выполненный в виде правильной трехгранной усеченной пирамиды, ребра которой образованы наклонной поверхностью, плашки размещены радиально в окнах полого корпуса узла опоры под углом 120° относительно друг друга, при этом в верхней части корпуса узла опоры выполнена гидравлическая камера, которая связана с гибким шлангом посредством выполненных соответственно в переходнике и в направляющей части распорного элемента полостей, последняя из которых связана с гидравлической камерой через распределитель, выполненный в направляющей части в виде 3-х сквозных под углом 120° относительно друг друга отверстий, а корпус узла опоры установлен с возможностью перемещения вдоль направляющей части распорного элемента, с одновременным изменением объема гидравлической камеры, на торце цилиндрического полого корпуса узла опоры одета заглушка, между внутренней поверхностью полого цилиндрического корпуса узла опоры и внешней поверхностью распорного элемента установлены уплотнители, согласно изобретению направляющий элемент, распорный элемент и корпус узла опоры выполнены разъемными, распорный элемент выполнен полым и разделен на основной и дополнительный элементы, которые размещены с зазором на направляющем элементе, состоящем из верхней части цилиндрической формы, средней и нижней частей переменного сечения, основной полый распорный элемент выполнен в виде фигурного элемента, имеющего в верхней части на внешней поверхности наклонную поверхность с пазом под плашки, а нижняя часть выполнена с зазором между поверхностью нижней части направляющего элемента и внутренней поверхностью основного полого фигурного распорного элемента, образуя полость под пружины тарельчатого типа, установленные на опорном диске, закрепленном на нижней части направляющего элемента, на наклонной поверхности в пазу основного полого фигурного распорного элемента размещена плашка, имеющая на тыльной стороне выступ, соответствующий пазу, основной полый фигурный распорный элемент закреплен на корпусе узла опоры срезными болтами, дополнительный полый распорный элемент выполнен с наклонными рабочими поверхностями и пазами под плашки на них, дополнительный полый распорный элемент выполнен конической формы сужающийся кверху и плотно соединен с нижней частью направляющего элемента срезными болтами, плашки на полом дополнительном распорном элементе с тыльной стороны имеются выступы, а на лицевой поверхности зубья, постоянно опирающиеся на внутреннюю поверхность корпуса узла опоры без внедрения в нее, эти плашки установлены в «окнах», выполненных внизу основного полого фигурного распорного элемента и подпружинены тарельчатого типа пружинами через упор, установленный в зазоре между опорным диском под пружинами и внутренней поверхностью основного полого распорного фигурного элемента над плашками для дополнительного распорного элемента, на нижней торцевой части направляющего элемента закреплен резьбовой полый фигурный элемент - переменного сечения цилиндр, верхняя часть которого примыкает к корпусу узла опоры, образуя зазор между нижней направляющей частью и его внутренней поверхностью, на нижнем торце корпуса узла опоры закреплена заглушка.

Устройство значительно технологичней в сборке, при замене элементов, при ремонте и извлечении из скважины после бурения за счет разъема корпуса, направляющего элемента, распорного элемента и выполнения распорного элемента отдельно от направляющего элемента.

Устройство более устойчиво к вибрациям и выдерживает большие нагрузки, чем прототип за счет оптимального расположения элементов относительно друг друга, наличия дополнительного распорного элемента и плашек на нем.

Устройство проще извлекается из скважины за счет более простой схемы раскрепления плашек.

Устройство более надежно защищено от загрязнений извне, влияния внешней среды за счет наличия заглушки на торце корпуса узла опоры. При извлечении сохраняются неразрушенными элементы устройства, а при их смещении в этот период относительно друг друга не приводит к потере элементов, т.к. заглушки препятствуют выходу элементов из корпуса узла опоры, а сам корпус без проблем удерживается на направляющем элементе, илл.6

Полезная модель относится к буровой технике, в частности к гидравлическим отклонителям с использованием клина-отклонителя. Оно может быть использовано для прорезания «окна» в обсадной колонне и забуривании бокового ствола в скважину с использованием клина-отклонителя и узла опоры, закрепленного на стенках скважины.

Известно устройство [1]. Устройство - клиновой отклонитель, включает направляющий клин с наклонной рабочей поверхностью, узел опоры. Узел опоры включает выдвижные распорные элементы в виде верхней и нижней плашек с зубьями на лицевой поверхности и наклонными поверхностями в виде паза на тыльной стороне. Узел опоры содержит полый корпус, который жестко соединен с направляющим клином. Направляющий клин-отклонитель с противоположной стороны рабочей поверхности имеет паз для размещения в последующем шланга высокого давления. В корпусе узла опоры размещен подвижный сплошной поршень, удерживаемый в корпусе срезной шпилькой. Поршень имеет наклонные поверхности под плашки, выполненные в виде выступов, соответствующих пазам плашек. Между корпусом узла опоры и поршнем размещены уплотнители. Верхняя часть направляющего клина закреплена с подвесным устройством срезным болтом. В нижней части клина-отклонителя имеется полость, которая выполнена замкнутой и связана со шлангом высокого давления посредством бокового отверстия в направляющем клине. Рабочая поверхность направляющего клина имеет вид желоба, который выполнен со стороны верхней плашки. Корпус узла опоры дополнительно имеет радиальное отверстие для обеспечения сброса давления жидкости в камере, образованной при перемещении сплошного поршня относительно клина, что служит показателем закрепления отклонителя на требуемом уровне в скважине. Радиальное отверстие расположено от верхнего торца поршня вниз на расстоянии «S», зависящем от хода плашки в поперечном относительно оси отклонителя направлении «h» и угла наклона выступа на поверхности поршня «», определяемом по формуле: S=h/tg.

Устройство отличается простотой конструкции деталей и их взаимодействия, но конструктивно отклонитель рассчитан на установку на забой, т.к. для закрепления на стенке обсадной колонны необходимо большее давление плашки, чтобы удержать компоновку. Закрепление на стенке обсадной колонны отклонителя проблематично и в случае недостаточного давления жидкости на поршень. Нижняя торцевая часть полости корпуса отклонителя открыта и способна воспрепятствовать движению поршня вниз в случае засорения при установке на стенке обсадной колонны. В случае отклонения от рассчитанного внутреннего диаметра обсадной колонны (трубы) в местах закрепления плашки или обеих плашек, установка и закрепление на стенках обсадной колонны не будут реализованы. К тому же отклонитель неизвлекаем.

Известен отклонитель [2], состоящий из корпуса клина-отклонителя, имеющего верхнюю направляющую и нижнюю распорную части, соединенного с режущим инструментом в верхней части клина-отклонителя. Через режущий инструмент проходит высокого давления гибкий шланг. Направляющая часть клина-отклонителя выполнена наклонной в виде желоба. Вверху клина-отклонителя имеется ловильное гнездо для заведения в него крюка при извлечении из скважины клина и для проводки шланга внутрь клина. В распорной части клина-отклонителя имеется неразъемная камера, в которой находится подпружиненный полый поршень. Поршень сверху соединен с гибким шлангом резьбой и в него вставлен входной клапан с шариком. Между корпусом клина-отклонителя и корпусом поршня имеются уплотнения. Нижний торец входного клапана выполнен в форме раструба, в который заведен и закреплен на корпусе приводной стержень. Приводной стержень выполнен в виде сплошной втулки в форме усеченного конуса с выемкой - седлом для шарика. Приводной стержень своей нижней частью выходит из камеры в полость, где размещен рычажный механизм с фиксирующим элементом в виде стержня. Приводной стержень соединен с вертикальным рычагом шарнирно. Вертикальный рычаг закреплен на ведущем рычаге также шарнирно. В распорной части клина-отклонителя шарнирно закреплены в корпусе с одной стороны ведущий и ведомый рычаги, а с другой имеется паз продольный, в котором размещен зажимной стержень, соединенный с ведущим и ведомым рычагами шарнирно через проушины в нем. Вдоль тыльной стороны клина-отклонителя выполнен паз, в котором размещен стержень, выполняющий роль срезного элемента. Стержень закреплен в нижней части корпуса клина на срезном клапане. Срезной стержень имеет утолщение в верхнем торце, а в отверстии для крюка имеется паз для заведения срезного стержня крюком в него при извлечении отклонителя из скважины.

Несмотря на то, что отклонитель извлекаем и может быть использован повторно, конструкция и размещение срезной системы ненадежны в эксплуатации, т.к. не гарантируют своевременный разрыв срезного клапана и сброс давления жидкости в камере, что приведет к раскреплению клина и срыву процесса бурения. Поскольку отклонитель закреплен за счет рычажной системы зажимным элементом на стенке обсадной колонны, то несвоевременный срез (за счет деформации срезного стержня) стержня и разрыв клапана приведет к сбросу клина-отклонителя в скважину. Режущий инструмент при этом должен перекрыть собой доступ к последующей операции по прорезанию «окна» в обсадной колонне и зарезке бокового ствола в скважину на длительный срок, пока не извлекут всю компоновку из скважины. Конструкция сложна, как и взаимосвязь между элементами. В случае своевременного среза, после извлечения отклонителя система срезания подлежит полному восстановлению, т.к. выходной клапан одноразовый. Многошарнирная система закрепления в рычажной системе ведет к тому, что возможно некачественное закрепление зажимного элемента на стенке обсадной колонны и возможен проворот клина и его отклонение. Тем более, что корпус клина-отклонителя устанавливается и закрепляется на стенке обсадной колонны под углом к оси скважины. Наличие одного фиксирующего элемента в отклонителе не гарантирует прочного сцепления со стенкой обсадной колонны и не может удержать всю компоновку «навесу», т.к. под тяжестью устройства материал (сталь) стенки обсадной колонны будет деформироваться.

Известен отклонитель [3], содержащий направляющий клин, фрезу с приспособлением для подачи жидкости к клину, срезной болт, соединяющий фрезу с клином, анкерный пакер, узел соединения клина с анкерным пакером, сквозное отверстие для жидкости в направляющем клине и анкерном пакере. Направляющий клин имеет наклонную поверхность для перемещения фрезы. Анкерный пакер представляет собой агрегат, содержащий кожух, трубу со сквозным отверстием, в котором находится цилиндрической формы полый сердечник. Кожух соединен с верхним концом сердечника винтовой нарезкой. Имеется ведущий цилиндр, соединенный с верхним концом кожуха. Цилиндр ведущий имеет сквозное отверстие по центру и своим верхним концом соединен с трубой, на конце которой имеется клапан. Нижняя часть направляющего клина связана с пакерным агрегатом жестко кольцевым рукавом, болтом и соединительной (переходной) муфтой, навинченной на нижний конец направляющего клина. Рукав закреплен болтом. Нижний конец сердечника имеет наружный уступ, являющийся опорой для анкерного пакера. Анкерный пакер имеет плашки, размещенные вкруговую над уступом. Клинья на пакере усиливают закрепление плашек в стенке обсадной колонны. Клинья закреплены срезными болтами. Верхний ряд плашек расположен под подвижной муфтой, которая обеспечивает закрепление сердечника, и которая закреплена срезным болтом. Внутри кожуха имеется подвижный поршень, который скользит по стенке кожуха. Имеется и поршень в виде штанги, который перемещает подвижную пластинку под поршнем внутри кожуха.

Поршень внутри кожуха под действием жидкости опускается на пластинку внутри трубы, пластинка перемещает муфту вниз, агрегат анкерного пакера фиксируется в заданном направлении.

Устройство в опорной части усложнено элементами и взаимосвязью элементов, а также большим количеством срезных болтов, что создает сложности при сборке его и эксплуатации и не гарантирует запланированное отсоединение деталей, скрепленных срезными болтами.

Устройство анкерного пакера, представляющее сложно взаимосвязанную и многоэлементную систему, дорого в изготовлении. Случай несрабатывания какого-либо из элементов приведет к выходу из строя всей компоновки.

В качестве прототипа выбрано устройство [4] наиболее близкое по технической сущности и положительному эффекту к предлагаемой полезной модели. Гидравлический отклонитель, содержащий клин-отклонитель с наклонной рабочей поверхностью, выполненной в виде желоба и узел опоры, включающий цилиндрический полый корпус с окнами для плашек, расположенный в упомянутом полом корпусе распорный элемент с наклонными поверхностями, на которых с возможностью перемещения размещены плашки, имеющие на лицевой поверхности зубья, а с тыльной стороны - паз, соответствующий Т-образному выступу на наклонной поверхности распорного элемента, гидравлическую камеру и гибкий шланг высокого давления для подачи жидкости в гидравлическую камеру, он снабжен размещенными между клином-отклонителем и цилиндрическим полым корпусом узла опоры переходником и пакерами, при этом распорный элемент имеет направляющую часть, выполненную внизу в виде поршня, и переходящую в распорную часть, выполненную в виде правильной трехгранной усеченной суженой к низу пирамиды, ребра которой образованы наклонной поверхностью и имеют выступы под плашки, зубья которых выполнены с наклоном вниз, а плашки радиально размещены в окнах, выполненных в нижней части цилиндрического полого корпуса узла опоры под углом 120° относительно друг друга, при этом в верхней части корпуса узла опоры выполнена кольцевая расточка и упор, образующие с цилиндрической поверхностью направляющей части распорного элемента гидравлическую камеру, которая связана с гибким шлангом посредством выполненных соответственно в переходнике и в направляющей части распорного элемента полостей, последняя из которых связана с гидравлической камерой через распределитель, выполненный в направляющей части в виде 3-х сквозных под углом 120° относительно друг друга отверстий, а корпус узла опоры установлен с возможностью перемещения вдоль направляющей части распорного элемента, с одновременным изменением объема гидравлической камеры, на торце цилиндрического полого корпуса узла опоры одета заглушка, закрепленная резьбовым соединением с распорной частью распорного элемента. Между внутренней поверхностью полого цилиндрического корпуса узла опоры и внешней поверхностью распорного элемента установлены уплотнители.

Известное устройство извлекаемо и позволяет обеспечить закрепление плашками устройства на стенках обсадной колонны независимо от отклонений внутреннего диаметра обсадной колонны в месте закрепления. Но, в случае незапланированного перемещения элементов устройства после его закрепления на стенках обсадной колонны, возможно, в конечном счете, раскрепление плашек от стенок, приводящее к срыву процесса бурения, и проведению дополнительных операций по извлечению устройства, компоновки его же вновь или замене другим с повторной установкой в скважине, с закреплением узла опоры плашками на стенках обсадной колонны. В случае незапланированного перемещения направляющераспорного элемента вверх пакеры окажут сопротивление перемещению корпуса узла опоры. При этом плашки сместятся по наклонной поверхности направляющераспорного элемента вниз отходя от стенок обсадной колонны. Нет гарантии при этом, что плашки сохранят свою целостность из-за возможного перекоса, смещения положения их на выступе наклонной поверхности направляющераспорного элемента.

Задачей полезной модели гидравлического отклонителя является повышение работоспособности устройства, упрощение технологии сборки, ремонта и извлекаемости из скважины устройства.

Технический результат достигается тем, что, как и известный гидравлический отклонитель, содержащий клин-отклонитель с наклонной рабочей поверхностью, выполненной в виде желоба, узел опоры, включающий цилиндрический полый корпус с окнами под плашки, расположенный в упомянутом полом корпусе распорный элемент с наклонными поверхностями, на которых с возможностью перемещения размещены плашки, имеющие на лицевой поверхности зубья, вершины которых направлены вниз, гибкий шланг высокого давления для подачи жидкости в гидравлическую камеру, и снабженный размещенными между клином-отклонителем и цилиндрическим полым корпусом узла опоры переходником и пакерами, а также направляющий элемент, распорный элемент, выполненный в виде правильной трехгранной усеченной пирамиды, ребра которой образованы наклонной поверхностью, плашки размещены радиально в окнах полого корпуса узла опоры под углом 120° относительно друг друга, при этом в верхней части корпуса узла опоры выполнена гидравлическая камера, которая связана с гибким шлангом посредством выполненных соответственно в переходнике и в направляющей части распорного элемента полостей, последняя из которых связана с гидравлической камерой через распределитель, выполненный в направляющей части в виде 3-х сквозных под углом 120° относительно друг друга отверстий, а корпус узла опоры установлен с возможностью перемещения вдоль направляющей части распорного элемента, с одновременным изменением объема гидравлической камеры, на торце цилиндрического полого корпуса узла опоры одета заглушка, между внутренней поверхностью полого цилиндрического корпуса узла опоры и внешней поверхностью распорного элемента установлены уплотнители, согласно изобретению направляющий элемент, распорный элемент и корпус узла опоры выполнены разъемными, распорный элемент выполнен полым и разделен на основной и дополнительный элементы, которые размещены с зазором на направляющем элементе, состоящем из верхней части цилиндрической формы, средней и нижней частей переменного сечения, основной полый распорный элемент выполнен в виде фигурного элемента, имеющего в верхней части на внешней поверхности наклонную поверхность с пазом под плашки, а нижняя часть выполнена с зазором между поверхностью нижней части направляющего элемента и внутренней поверхностью основного полого фигурного распорного элемента, образуя полость под пружины тарельчатого типа, установленные на опорном диске, закрепленном на нижней части направляющего элемента, на наклонной поверхности в пазу основного полого фигурного распорного элемента размещена плашка, имеющая на тыльной стороне выступ, соответствующий пазу, основной полый фигурный распорный элемент закреплен на корпусе узла опоры срезными болтами, дополнительный полый распорный элемент выполнен с наклонными рабочими поверхностями и пазами под плашки на них, дополнительный полый распорный элемент выполнен конической формы сужающийся кверху и плотно соединен с нижней частью направляющего элемента срезными болтами, плашки на полом дополнительном распорном элементе с тыльной стороны имеются выступы, а на лицевой поверхности зубья, постоянно опирающиеся на внутреннюю поверхность корпуса узла опоры без внедрения в нее, эти плашки установлены в «окнах», выполненных внизу основного полого фигурного распорного элемента и подпружинены тарельчатого типа пружинами через упор, установленный в зазоре между опорным диском под пружинами и внутренней поверхностью основного полого распорного фигурного элемента над плашками для дополнительного распорного элемента, на нижней торцевой части направляющего элемента закреплен резьбовой полый фигурный элемент - переменного сечения цилиндр, верхняя часть которого примыкает к корпусу узла опоры, образуя зазор между нижней направляющей частью и его внутренней поверхностью, на нижнем торце корпуса узла опоры закреплена заглушка.

По сравнению с прототипом заявляемое устройство существенно отличается наличием новых элементов и их взаимосвязью. Корпус узла опоры, направляющий элемент, распорный элемент выполнены разъемными, что упрощает технологический процесс сборки, и ремонта устройства, а также ускоряет и упрощает замену неисправных элементов при сборке, упрощает термическую и механическую обработку деталей. Гидравлическая камера функционирует надежней за счет наличия зазора между пакерами и корпусом узла опоры и переходником на нем, которые обеспечивают ход корпуса вверх без напряжения, создаваемое ранее пакерами, уменьшается воздействие непосредственно на торцевую поверхность корпуса, что препятствует деформированию его от действия высокого давления жидкости в гидравлической камере. Защита от воздействия внешнего воздействия на устройство обеспечена значительно надежней, т.к. заглушка не только одета, но и прочно закреплена не на направляющем, как прототипе, элементе, а на торце корпуса узла опоры. Следовательно защита обеспечена и в транспортном положении устройства и в процессе бурения. Кроме этого типа заглушки имеется и другая - на торцевой поверхности направляющего элемента в виде фигурного элемента, который дополнительно, как и срезные болты, удерживает от проворота, сдвига, вибраций дополнительный полый распорный элемент и позволяет ему после раскрепления (в период извлечения устройства) при освобождении от связи с основным полым фигурным распорным элементом и корпусом узла опоры переместится в полость этого фигурного элемента - заглушки. При раскреплении все элементы за счет заглушек остаются внутри корпуса устройства. При перемещении корпуса вверх зазор между «заглушками» рассчитан на длину хода корпуса относительно направляющего элемента и хода, при котором верхние плашки внедрятся в стенки обсадной колонны. Для обеспечения полной гарантии неподвижности направляющего элемента относительно корпуса узла опоры после закрепления плашек на стенках обсадной колонны и во время бурения, прорезания «окна», использованы срезные болты, закрепляющие под плашками основной полый распорный элемент с корпусом узла опоры и дополнительный полый распорный элемент с направляющим элементом, а также нижние плашки, контактирующие с корпусом узла опоры без внедрения во внутренние стенки (поверхности) корпуса. При заявленном размещении нижних плашек, подпружиненных тарельчатого типа пружинами, обеспечено надежное, прочное внедрение верхних плашек в стенки обсадной колонны с прочным удержанием устройства «на весу». Плашки на тыльной стороне имеют выступы, а наклонная поверхность полого распорного элемента - пазы, что по сравнению с прототипом обеспечивает большую площадь контакта элементов и увеличивает прочность сцепления и устойчивость плашек на полом распорном элементе. Использование пружин тарельчатого типа обеспечивает сохранение упругих свойств пружины под длительным воздействием значительных нагрузок, которое испытывает устройство в процессе бурения. Связь элементов конструктивно оптимизирована. Дополнительный полый распорный элемент размещен под полым основным - верхним распорным элементом - для нижних плашек, которые зубьями, направленными вверх, упираются без внедрения во внутреннюю поверхность полого корпуса узла опоры, играя роль направляющего элемента для полого корпуса узла опоры при его перемещении и фиксатора - в момент закрепления устройства на стенках обсадной колонны, не позволяющего устройству в процессе бурения производить незапланированные перемещения, которые могли бы привести к раскреплению плашек верхних от стенок обсадной колонны и прекращению работ по наклонному бурению скважины. Для этого наклонная поверхность дополнительного полого распорного элемента выполнена в сечении суженной вверх, а сами плашки размещены в «окнах» в верхнем полом фигурном распорном элементе, в его нижней части. Синхронное взаимодействие верхних и нижних плашек через распорные элементы ускоряет и упрощает процесс освобождения устройства из скважины, не создает трудностей в освобождении нижних плашек после «срабатывания» срезных болтов и перемещения дополнительного полого распорного элемента в П-образную полость - зазор между внутренней поверхностью фигурного элемента на нижнем торце направляющего элемента и внешней поверхностью этого направляющего элемента.

При сравнении с другими техническими решениями [5] (а.с. 1700184, МПК Е21В 7/08, от 28.11.89 г.), [6] (а.с. 1654510, МПК Е21В 7/08, от 08.06.89 г.), [7] (а.с. 636364, МПК Е21В 7/08, от 31.03.75 г.), [8] (пат. 2069732, МПК Е21В 7/08, от 27.11.96 г.) того же назначения фиксирующие элементы и способы их закрепления в устройстве не способны выдержать нагрузки, испытываемые предлагаемой моделью. Устройства не имеют гидравлики и рассчитаны на закрепление узла опоры, клина-отклонителя на забое, что неприемлемо при работе устройства заявляемой модели.

Заявляемая модель - гидравлический отклонитель обладает новизной, существенными отличиями и имеет практическое применение, т.к. это техническое решение было конструктивно проработано и опробовано на нескольких образцах, показав, что устройство отлично решает поставленную в заявке задачу. Оно удовлетворяет эксплуатационным, техническим требованиям к гидравлическим отклонителям с использованием клина-отклонителя.

Предполагается внедрение устройства в ООО «БИТТЕХНИКА» г.Пермь и в других аналогичных организаций в РФ и за ее пределами, занимающихся решением аналогичных проблем.

На фиг.1а представлено схематически устройство в транспортном положении, разрез.

На фиг.1б - вид А, место размещения плашек на фиг.1а, в разрезе.

На фиг.2 сечение В-В на фиг.1а - плашка, размещенная на верхней части основного полого фигурного распорного элемента, разрез.

На фиг.3 сечение Б-Б на фиг.1а - плашка, размещенная внизу на дополнительном распорном элементе, разрез.

На фиг.4 показано устройство в момент закрепления на стенках обсадной колонны, разрез.

На фиг.5 показано устройство в момент раскрепления связи элементов перед извлечением из скважины, разрез.

Полезная модель - гидравлический отклонитель состоит из клина-отклонителя 1 с наклонной поверхностью 2 на лицевой стороне, режущего инструмента 3, гибкого шланга и высокого давления, переходника 5 и узла опоры. В режущем инструменте, клине-отклонителе, переходнике и узле опоры имеются полости 6, 7, 8, 9 соответственно для прохождения жидкости в гидравлическую камеру. Узел опоры состоит из разъемного полого корпуса 10 и 10, переходника на нем 11, пакеров 12, направляющего элемента, состоящего из верхней части цилиндрической формы 13, а средней 14 и нижней частей 15 переменного сечения. Между верхней частью корпуса 10, верхней и средней частями направляющего элемента имеются уплотнители 16 и 17 соответственно. Имеется гидравлическая камера 18. На направляющем элементе (на 14 и 15 частях его) размещен полый распорный основной фигурный элемент 19, плотно прилегающий к направляющим частям 14, 15 направляющего элемента в участках, имеющих на внешней, лицевой поверхности наклонную поверхность 20 с пазом 21 вдоль поверхности и срезные болты 22, соединяющие основной полый фигурный распорный элемент с корпусом узла опоры (фиг.1а 1б). В нижней части основного полого фигурного распорного элемента на наклонной поверхности 21 размещены плашки 23, тыльная сторона которых имеет выступы 24, соответствующие пазам 21, а лицевая сторона имеет зубья 25 (фиг.2). Нижняя часть основного полого фигурного верхнего распорного элемента 26 имеет зазор 27 между внешней поверхностью направляющего элемента 15 и внутренней - 26, образуя полость, в которой размещена пружина 28 тарельчатого типа на опорном диске 29, закрепленном на направляющем элементе и подвижный упор 30 (фиг.1б). Под верхним основным фигурным распорным элементом имеется дополнительный полый распорный элемент 31 в виде полой втулки, плотно прилегающей к направляющему элементу, сужающийся в сечении кверху, с наклонными поверхностями 32, с пазом вдоль наклонной поверхности 33. Наклонные поверхности 32 выполнены под углом 120° относительно друг друга в горизонтальной плоскости (в радиальном направлении друг от друга). В пазах 33 размещены плашки 34, имеющие выступы 35 на тыльной стороне, а на лицевой - зубья 36. Плашки 34 зубьями опираются во внутреннюю стенку корпуса узла опоры 10 за счет установки в «окне», выполненном внизу в основном полом фигурном распорном элементе, контактирующем с корпусом узла опоры (фиг.3). Плашка 34 сверху упирается в упор 30, осуществляя подвижную связь с пружинами 28 в момент перемещения корпуса узла опоры 10 и 10 вверх. Дополнительный полый распорный элемент 31 жестко соединен с направляющим элементом срезными болтами 37. Под дополнительным полым распорным элементом 31 имеется полый фигурный элемент снизу с плотно прилегающей к направляющему элементу частью 38 и с плотно прилегающей к внутренней поверхности корпуса узла опоры частью 39, но с зазором между направляющим элементом в части 15 и внутренней поверхностью части 39, образуя полость 40. На нижнем торце корпуса узла опоры закреплена заглушка 41.

Устройство работает следующим образом.

Отклонитель на колонне бурильных труб опускают в скважину на заданную глубину, определяемую местом прорезания «окна» в стенке обсадной колонны (фиг.1). Включают насос (не показан) и подают жидкость через полость 6 в режущем инструменте 3 по гибкому шлангу 4, в полости 7 в клине-отклонителе 1 на наклонной рабочей поверхности к переходнику 5, в котором имеется полость 8. Далее жидкость проходит под высоким давлением к распределителю 9, выполненному в виде сквозных отверстий под углом 120° относительно друг друга. Из распределителя жидкость попадает в гидравлическую камеру 18, образованную внутренней поверхностью корпуса узла опоры 10 нижней боковой цилиндрической поверхностью верхней части направляющего элемента 13 и верхней торцевой поверхностью средней части 14 направляющего элемента. Распределитель позволяет организовать турбулентное движение жидкости в гидравлической камере 18. Жидкость перемещает корпус узла опоры 10 и 10 вверх относительно неподвижного направляющего элемента 13, 14, 15 и распорных основного и дополнительного полых элементов после срезания болтов 22. При этом, перемещение вверх корпуса узла опоры 10, 10 приводит к перемещению верхних плашек 23 (фиг.2) по наклонным поверхностям 20 верхнего полого фигурного распорного элемента, имеющего пазы 21 под выступы 24, выполненные на тыльной стороне плашек 23. Выдвигаясь из «окна», верхние плашки 23 врезаются в стенки обсадной колонны 42 (фиг.4). Пакеры 12 при этом деформируются после того, как выбрав зазор, корпус 10 и 10 с переходником 11 на нем продолжат перемещение вверх. Пакеры усиливают плотность и надежность закрепления узла опоры на стенках скважины, как и соответственно клина-отклонителя, гарантируя, независимо от длины хода корпуса узла опоры, степень деформации в пределах оптимальных упруго-пластичных свойств материала, из которого выполняется пакер. Уплотнители 16, 17 увеличивают герметизацию корпуса и, особенно важно, - гидравлической камеры 18 в период увеличения ее объема при перемещении вверх корпуса узла опоры относительно неподвижного сборного направляющего элемента 13, 14, 15. Одновременно с верхними плашками 23 вверх по наклонной поверхности поднимаются нижние плашки 34 (фиг.3), поджимая набор тарельчатых пружин 28, размещенных в полости 27 между нижней частью направляющего элемента 15 и Г-образной формы части основного полого фигурного распорного элемента 26 на опорном диске 29, через упор 30. Подпружиненные нижние плашки 34 усиливают в осевом направлении неподвижность верхнего - основного полого фигурного распорного элемента 19, а в радиальном - дополнительного распорного элемента 31. Зубья 36 нижних плашек при перемещении корпуса узла опоры постоянно контактируют с внутренней поверхностью корпуса узла опоры 10 без внедрения в нее, позволяя плашкам выполнять функции: направляющих элементов для корпуса; элементов, усиливающих закрепление верхних плашек на стенках обсадной колонны (фиг.4); элементов, гасящих вибрацию в устройстве за счет их подпружинивания; элементов, упрощающих извлечение устройства из скважины после бурения без разрушения извлекаемых элементов устройства. Заглушка 41 на торце корпуса узла опоры обеспечивает изоляцию элементов устройства от воздействия внешней среды, их сохранность в корпусе при извлечении устройства и при установке на стенках обсадной колонны (фиг.5). После завершения операции по закреплению отклонителя на стенках обсадной колонны (фиг.4) (о чем свидетельствует стабилизация уровня давления жидкости в камере) срезают шланг 4 высокого давления, разгружают колонну труб, срезая болт (не показан) соединяющий режущий инструмент с клином-отклонителем. Режущий инструмент 3 перемещается по рабочей наклонной поверхности (желобу) 2 клина-отклонителя 1 вниз, фрезеруя стенку обсадной колонны 42. После окончания бурения режущий инструмент возвращают на поверхность. Затем извлекают на поверхность гидравлический отклонитель. Для этого крюком (не показан) зацепляют за верх клина-отклонителя и прикладывают усилие вверх, необходимое для срезания болтов 37, закрепляющих дополнительный полый распорный элемент с нижней частью направляющего элемента. После этого освобождается дополнительный полый распорный элемент от зацепления с направляющим элементом и нижними плашками 34. Тарельчатые пружины 28 и нижние плашки возвращаются в исходное положение. Поскольку нижние плашки имеют зубья 36 с направление вершин вверх, и не контактируют уже как ранее плотно с внутренней поверхностью корпуса узла опоры, корпус свободно перемещается вниз. Плашки верхние 23 углубляются в «окна» корпуса и освобождают отклонитель от зацепления со стенками обсадной колонны 42. Зубья 25 верхних плашек с наклоном вершин вниз в данный момент работают на ослабление связи со стенкой при приложении к клину-отклонителю и, следовательно, к направляющему элементу 13, 14, 15 усилий, направленных вверх. Устройство за счет наличия полого фигурного элемента 38, 39 (заглушки) на торце нижнего распорного элемента и полости 40 между внутренней поверхностью фигурного элемента и внешней - направляющего элемента сохраняет все раскрепленные элементы внутри корпуса (фиг.5). Отклонитель вновь готов к работе.

В предлагаемой полезной модели устройства клин-отклонитель, корпус узла опоры, направляющий, распорные элементы выполнены из стали У7 (ГОСТ 1435-90) или стали 40. Зубья плашек выполнены нарезкой. Срезные болты выполнены из стали, выбранной исходя из усилий среза. Пазы, желоб и выступы выполнены фрезерованием. Набор тарельчатых пружин собран из пружин тарельчатого типа по ГОСТ 3057-90. Пакеры выполнены из упругого материала типа резины с техническими требованиями по ГОСТ 6365-74.

Заявляемое устройство имеет по сравнению с прототипом следующие преимущества.

Устройство значительно технологичней в сборке, при замене элементов, при ремонте и извлечении из скважины после бурения за счет разъема корпуса, направляющего элемента, распорного элемента и выполнения распорного элемента отдельно от направляющего элемента.

Устройство более устойчиво к вибрациям и выдерживает большие нагрузки, чем прототип за счет оптимального расположения элементов относительно друг друга, наличия дополнительного распорного элемента и плашек на нем.

Устройство проще извлекается из скважины за счет более простой схемы раскрепления плашек.

Устройство более надежно защищено от загрязнений извне, влияния внешней среды за счет наличия заглушки на торце корпуса узла опоры. При извлечении сохраняются неразрушенными элементы устройства, а при их смещении в этот период относительно друг друга не приводит к потере элементов, т.к. заглушки препятствуют выходу элементов из корпуса узла опоры, а сам корпус без проблем удерживается на направляющем элементе.

Источники информации.

1. Пат. РФ 2166058, МПК Е21В 7/08, от 01.06.99 г. (аналог)

2. Пат. США 6755248, МПК Е21В 7/08, от 02.10.03 г. (аналог)

3. Пат. США 4397355, МПК Е21В 7/08, от 08.09.83 г. (аналог)

4. Пат. РФ 231522, МПК Е21В 7/08, от 19.05.06 г. (прототип)

5. А.С. 1700184, МПК Е21В 7/08, от 28.11.89 г. (аналог)

6. А.С. 1654510, МПК Е21В 7/08, от 08.06.89 г. (аналог)

7. А.С. 636364, МПК Е21В 7/08, от 31.03.75 г. (аналог)

8. Пат. РФ 2069732, МПК Е21В 7/08, от 27.11.96 г.

Гидравлический отклонитель, содержащий клин-отклонитель с наклонной рабочей поверхностью, выполненной в виде желоба, узел опоры, включающий цилиндрический полый корпус с окнами под плашки, расположенный в упомянутом полом корпусе распорный элемент с наклонными поверхностями, на которых с возможностью перемещения размещены плашки, имеющие на лицевой поверхности зубья, вершины которых направлены вниз, гибкий шланг высокого давления для подачи жидкости в гидравлическую камеру, и снабженный размещенными между клином-отклонителем и цилиндрическим полым корпусом узла опоры переходником и пакерами, а также направляющий элемент, распорный элемент, выполненный в виде правильной трехгранной усеченной пирамиды, ребра которой образованы наклонной поверхностью, плашки размещены радиально в окнах полого корпуса узла опоры под углом 120° относительно друг друга, при этом в верхней части корпуса узла опоры выполнена гидравлическая камера, которая связана с гибким шлангом посредством выполненных соответственно в переходнике и в направляющей части распорного элемента полостей, последняя из которых связана с гидравлической камерой через распределитель, выполненный в направляющей части в виде 3 сквозных под углом 120° относительно друг друга отверстий, а корпус узла опоры установлен с возможностью перемещения вдоль направляющей части распорного элемента с одновременным изменением объема гидравлической камеры, на торце цилиндрического полого корпуса узла опоры надета заглушка, между внутренней поверхностью полого цилиндрического корпуса узла опоры и внешней поверхностью распорного элемента установлены уплотнители, отличающийся тем, что направляющий элемент, распорный элемент и корпус узла опоры выполнены разъемными, распорный элемент выполнен полым и разделен на основной и дополнительный элементы, которые размещены с зазором на направляющем элементе, состоящем из верхней части цилиндрической формы, средней и нижней частей переменного сечения, основной полый распорный элемент выполнен в виде фигурного элемента, имеющего в верхней части на внешней поверхности наклонную поверхность с пазом под плашки, а нижняя часть выполнена с зазором между поверхностью нижней части направляющего элемента и внутренней поверхностью основного полого фигурного распорного элемента, образуя полость под пружины тарельчатого типа, установленные на опорном диске, закрепленном на нижней части направляющего элемента, на наклонной поверхности в пазу основного полого фигурного распорного элемента размещена плашка, имеющая на тыльной стороне выступ, соответствующий пазу, основной полый фигурный распорный элемент закреплен на корпусе узла опоры срезными болтами, дополнительный полый распорный элемент выполнен с наклонными рабочими поверхностями и пазами под плашки на них, дополнительный полый распорный элемент выполнен конической формы, сужающейся кверху, и плотно соединен с нижней частью направляющего элемента срезными болтами, плашки на полом дополнительном распорном элементе с тыльной стороны имеют выступы, а на лицевой поверхности - зубья, постоянно опирающиеся на внутреннюю поверхность корпуса узла опоры без внедрения в нее, эти плашки установлены в «окнах», выполненных внизу основного полого фигурного распорного элемента, и подпружинены тарельчатого типа пружинами через упор, установленный в зазоре между опорным диском под пружинами и внутренней поверхностью основного полого распорного фигурного элемента над плашками для дополнительного распорного элемента, на нижней торцевой части направляющего элемента закреплен резьбовой полый фигурный элемент - переменного сечения цилиндр, верхняя часть которого примыкает к корпусу узла опоры, образуя зазор между нижней направляющей частью и его внутренней поверхностью, на нижнем торце корпуса узла опоры закреплена заглушка.