Устройство для бурения скважин

 

Изобретение относится к горному делу и предназначено для бурения скважин в заданном направлении. Цель изобретения - направленное искривление ствола скважины . Устройство включает долото 1 с валом 2, корпус 3 с кольцевым выступом 4 в нижней части. Опорная поверхность последнего выполнена конической. Груз 5 установлен на корпусе с возможностью вращения и перемещения в осевом направлении. Груз 5 выполнен эксцентричным и имеет опорную поверхность 6 в виде сектора с центральным углом не более 180°. Между грузом 5 и корпусом 3 расположены радиальные опоры 7. Вал 2 присоединяется к валу забойного двигателя (не показан). В процессе бурения возникают продольные колебания долота 1, которые вызывают соответствующие колебания груза 5. При взаимодействии опорных поверхностей 4,6 корпуса 3 и груза 5 соответственно на долото 1 действует поперечная сила. Под действием этой силы долото 1 разрушает горную породу в диаметрально противоположном эксцентриситету груза 5 направлении.3 ил. СЛ С VJ VJ О СЛ Ь ю 1Ы

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 Е 21 В 7/08

ГОСУДАРСТВЕННЫЯ КОМИТЕТ

IlO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4844465/03 (22) 26.06.90 (46) 23.10.92. Бюл. гв 39 (71) Всесоюзный научно-исследовательский проектно-конструкторский и технологический институт геологических. геофизических и геохимических информационных систем (72) О.Ю. Бергштейн, M.È, Âîðîæáèòî В, Д,И.Индрупский и Н.Д.Деркач (56) Авторское свидетельство СССР

ЬЬ 1186775, кл. Е 21 В 7/08. 1984.

Авторское свидетельство СССР

hk 878896, кл. Е 21 В 7/10, 1980. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ БУРЕНИЯ СКВАЖИН (57) Изобретение относится к горному делу и предназначено для бурения скважин в заданном направлении. Цель изобретения— направленное искривление ствола скважиЯ2 1770542 Al ны, Устройство включает долото 1 с валом 2, корпус 3 с кольцевым выступом 4 в нижней части. Опорная поверхность последнего выполнена конической. Груз 5 установлен на корпусе с возможностью вращения и перемещения в осевом направлении. Груз 5 выполнен эксцентричным и имеет опорную поверхность 6 в виде сектора с центральным углом не более 180, Между грузом 5 и корпусом 3 расположены радиальные опоры 7. Вал 2 присоединяется к валу забойного двигателя (не показан). В процессе бурения возникают продольные колебания долота 1, которые вызывают соответствующие колебания груза 5. При взаимодействии опорных поверхностей 4, 6 корпуса 3 и груза

5 соответственно на долото 1 действует поперечная сила. Под действием этой силы долото 1 разрушает горную породу в диаметрально противоположном эксцентриситету груза 5 направлении. 3 ил.

1770542

Изобретение относится к горному делу и предназначено для бурения скважин в заданном направлении, Известно устройство для бурения скважины, состоящее из долота, вала, корпуса, радиальной опоры между ними и узла, создающего боковое усилие на долото, выполненного в виде, эксцентричного ниппеля турбобура, радиус выступающей части которого превышает радиус. долота (Ц

Недостатком устройства для бурения скважины является низкая эффективность и надежность направленного бурения, обусловленные статичностью бокового усилия на долото при фрезероваиии стенки ствола в сторону изменения направления бурения, опасностью черезмерного возрастания бокового усилия от начала к концу долбления за счет радиального износа долота, затруднением спуска устройства с эксцентричным ниппелем турбобура в скважину, повышенным износом обсадной колонны при спуско-подъемных операциях, Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является устройство для бурения скважины, включающее долото, корпус с опорной поверхностью, установленный на корпусе с возможностью вращения и перемещения в осевом направлении груз Pj.

Недостатком является необеспеченность целенаправленного искривления ствола скважины.

Целью изобретения является обеспечение целенаправленного искривления ствола скважины.

Достигается поставленная цель тем, что в устройстве для бурения скважины, включающем долото, корпус с опорной поверхностью, установленный на корпусе с воэможностью вращения и перемещения в осевом направлении груз, опорная поверхность корпуса выполнена конической со стороны груза, груз выполнен эксцентричным и имеет ответную конической опорной поверхности корпуса поверхность в виде сектора с центральным углом не более 180О, Сущность изобретения заключается в следующем.

Эксцентрично выполненный груз, имеющий ответную конической опорной поверхности корпуса поверхность наносит удары, которые, благодаря конусиому сопряжению поверхностей соудареиия и геометрии (поверхность в виде сектора с центральным углом не более 180 ), будут преобразовываться в дискретные. боковые усилия иа долото в сторону изменения направления бурения.

5

10 t5

Дискретность приложения бокового усилия на долото в сторону изменения направления бурения обеспечивается преобразованием энергии продольных колебаний низа бурильной колонны в направленные удары колеблющегося груза, Каждый удар груза будет приводить к радиальному смещению долота за счет изгиба вала и корпуса устройства и, соответственно, и фрезерующему воздействию долота на стенку ствола (пробуриваиию) в плоскости забоя в требуемом направлении.

За счет незначительных по величине единичных боковых смещений, по большому их числу, будет происходит целенаправленное искривление ствола скважины.

На фиг,1 представлено устройство для бурения скважины: иа фиг.2 и 3 показаны разрезы по сечениям А-А и Б-Б на фиг.1.

Устройство для бурения скважины включает долото 1 с валом 2, корпус 3 с кольцевым выступом 4 в нижней части, опорная поверхность которого выполнена конической. На корпусе 3 с возможностью вращения и перемещения в осевом направлении установлен груз 5, который . выполнен эксцентричным, т.е. с эксцентричной относительно оси вращения массой, и выполненным в виде части кольца продольным выступом 6, торцевая опорная поверхность которого ответна конической опорной поверхности корпуса, т.е, сопрягаема с коническим выступом 4 на корпусе 3 и выполнена в аиде сектора с центральным углом не более 180 . Между грузом 5 и корпусом 3 встроены радиальные опоры 7. Аналогичная опора размещена между. валом 2 и корпусом 5 в непосредственной близости от долота 1. Устройство, содержащее вышеперечисленные детали, присоединено к забойному двигателю 8, Устройство для бурения скважины работает следующим образом. его размещают в нижней части бурильной колонны под турбобуром и спускают в искривленную скважину. Включают циркуляцию и. осуществляют бурение, При этом возникают продольные колебания долота, вызывающие соответствующие колебания эксцентричного груза 5 с продольным выступом 6, которым наносятся удары по коническому кольцевому выступу 4 на корпусе 3, что приводит к подбуриваиию скважины в направлении, противоположном азимуту искривления скважины.

Продольный выступ груза выполнен азимутально ориентированным относительно эксцентричной массы груза в зависимости от наперед заданного (требуемого) 1770542

Составитель M.ÂoðîæáèòoB

Редактор E.Ïoëèîêîâà Техред M.Moðãåíòàë Корректор Н,Ревская

Заказ 3722 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб.. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород ул,Гагарина, 101 азимутального направления искривления скважины, Например, требуется выправление искривленной скважины, т.е. изменить направление искривления скважин на 180 и приблизить зенитный угол к 0, Для решения указанной задачи продольный выступ груза выполнен с ориентировкой на 180 относительно эксцентричной массы груза.

8 процессе бурения груз автоматически сориентируется эксцентричной массой в сторону "лежачей" стенки ствола, обеспечив тем самым расположение продольного выступа с противоположной стороны, т.е. со стороны "висячей" стенки ствола. Наносимые удары колеблющего груза через продольный выступ по кольцевому выступу на корпусе будут трансформироваться в боковые усилия на долоте в сторону "лежачей" стенки, обеспечивая постепенное выправление искривленной скважины. Для изменения направления скважины "вправо" от фактического азимута ее искривления продольный выступ груза выполняют ориентированным "влево" относительно эксцентричной массы груза, а для изменения направления скважины "влево" — выполняется ориентированным "вправо".

При создании дискретного бокового усилия на долото, основанного на динамике работающего долота, боковое усилие в сторону изменения направления скважины будет 1,2-1,5 раза больше. чем статическое боковое усилие на долото, что обеспечит

5 более эффективное изменение направления искривления скважины, а также обеспечит беспрепятственный допуск устройства к забою скважины, предотвратить повышенный износ обсадных труб и стенок открыто10 го ствола при СПО и, что является важным и реимуществом, позволит автоматизировать процесс самоориентирования устройства для бурения скважины, с соответствующей экономией времени, связанного с

15 выполнением операций по ориентированию отклонителя..

Формула изобретения

Устройство для бурения скважин, включающее долото, корпус с опорной поверхно20 стью, установленный на корпусе с возможностью вращения и перемещения в осевом направлении, груз, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью направленного искривления ствола скважины, опорная

25 поверхность корпуса со стороны груза выполнена конической, груз выполнен эксцентричным и имеет ответную конической опорной поверхности корпуса поверхность в виде сектора с центральным углом не бо30 лее 180 .