Ступенчатая компоновка для направленного бурения скважин в анизотропных наклонно залегающих породах — SU 1789639 (original) (raw)
СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 1)5 Е 21 В 7/08 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕ видетельство ССЕ 21 В 7/08, 198 ПОНОВКАДЛЯ НАИЯ СКВАЖИН ния: компоновка соштангу с долотом с элементом. Расшиним концом штанги. новлены два полых ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР(56) Яремейчукстволов больш1979 гс.97.Авторское сЪ 1585488, кл,юл, МЗ изводственный кооператив низация бурения скважин"ников и Питер Бакли Р,С Райхерт Л.А,Бурение ого диаметра, МНедра,(54) СТУПЕНЧАТАЯ КОМ ПРАВЛЕННОГО БУРЕН (57) СущноСть изобрете держит направляющую опорно-центри рующим ритель соединен с верх В гидроцилиндре 6 уста,Б 2 1789639 А штока 7 и 8 с возможностью передачи крутящего момента от одного штока к другому, На гидроцилиндре 6 установлен опорноцентрирующий элемент. Каждый из штоков 7 и 8 связан соответственно с частями направляющей штанги, Выходные отверстия концов штока 7, 8 смещены относительно друг друга, В процессе бурения скважины поддерживают заданный режим осевой нагрузки, частоты вращения инструмента и расхода промывочной жидкости, При ступенчатом повышении давления промывоч- ной жидкости на устье скважины уменьшают осевую нагрузку на инструмент до величины Осопределяемой из соотнощения О=рЯш, где р - рабочее давление промывочной жидкости (до ступенчатого повышения давления), Н/м, Яш - эффектив 2ная площадь штока, м . 2 з,п,ф-лы, 2 ил.Изобретение относится к буровой технике и может быть использовано для направленного бурения в наклонно-залегающих анизотропных, перемежающихсяпо твердости породах.Известна ступенчатая компоновка,включающая опережающую часть, состоящую из забойного двигателя с долотом икалибратором в качестве опорно-центрирующего элемента, расширитель и второйкалибратор, установленные над опережающей частью (1).Наиболее близкой предложенной потехнической сущности и достигаемому эффекту является ступенчатая компоновка длянаправленного бурения скважин в анизотропных наклонно залегающих породах,включающая направляющую штангу с долотом и опорно-центрирующим элементом ирасширитель, соединенный с верхним концом направляющей штанги (3),Однако, данная ступенчатая компоновка при бурении в перемежающихся по твердости породах не снабжена механизмом,ограничивающим величину осевой нагрузки, воспринимаемой одним долотом илирасширителем, что может приводит к поломкам породоразрушающего инструмента.Целью изобретения является повышениенадежности работы ступенчатой компоновки за счет регулирования нагрузки на долото.Поставленная цель достигается тем, чтоступенчатая компоновка для направленногобурения скважин в анизотропных наклоннозалегающих породах, включающая направляющую штангу с долотом и опорно-центрирующим элементом и расширитель,соединенный с верхним концом направляющей штанги, снабжена гидроцилиндром идвумя полыми штоками, концы которых расположены в полости гидроцилиндра и связаны с ним с возможностью передачикрутящего момента от одного штока к другому, причем направляющая штанга выполнена из двух частей, каждая из которыхсвязана с одним из свободных концов полыхштоков, а опорно-центрирующий элементустановлен на гидроцилиндре.Кроме этого выходные отверстия концов штоков, размещенных в полости гидроцилиндра, смещены относительно другдруга,При этом отношение величин ходовштоков верхней и нижней частей гидроцилиндра прямо пропорционально отношению расстояний от опорного сеченияопорно-центрирующего элемента до рабочих торцев расширителя и долота при мини мальном расстоянии между торцами щтоков.На фиг.1 показан общий вид ступенчатой компоновки для направленного бурения 5 скважин,На фиг.2 гидроцилиндр со штоками иопорно-центрирующим элементом в продольном разрезе.Ступенчатая компоновка для направ ленного бурения скважин содержит направляющую штангу с долотом 1 и опорно" цейтрирующим элементом 2. Направляющая штанга состоит из верхней 3 и нижней 4 частей, С верхним концом направляющей 15 штанги соединен расширитель 5, Опорноцентрирующий элемент 2 установлен на гидроцилиндре 6, в котором размещены два полых штока 7 и 8, которые имеют одинаковую эффективную площадь и соединены со ответственно с верхней частью 3 и с нижнейчастью 4 направляющей штанги. Выходные отверстия штоков 7 и 8 смещены относи 4550 силы на долоте 1, возникающей при разушении анизотропной породы вооружением долота 1, аналогичной силой, возникающей на расширителе 5, которая действует в том же направлении, что и на долоте 1, но благодаря наличию опорно-центрирующего элемента 2, отклоняющая сила, приложенная к расширителю 5, создает опрокидывающий момент, действующий на направляющую штангу в направлении противоположном действию момента от аналогичной отклоняющей силы, приложенной к долоту 1.При бурении данной ступенчатой компоновки поддерживают режим осевой нагрузки и расход промывочной жидкости,55 25 30 35 40 тельно друг друга на величину "е". На верхней 3 и нижней 4 частях направляющей штанги размещены упоры 10, ограничивающие ход штоков в гидроцилиндре, а для передачи вращающего момента от верхней части 3 к нижней части 4 направляющей штанги поперечное сечение этих частей имеет, например, квадратное сечение, соответствующее по форме отверстиям в верхней и нижней гайках, соединенных с верхним и нижним концами гидроцилиндра 6.Величины ходов штоков 7 и 8, ограниченные упорами 10, относятся друг к другу также как расстояние от опорного сечения опорно-центрирующего элемента 2 до рабочих торцев расширителя 5 и долота 1.Ступенчатая компоновка при бурении скважин в анизотропных перемежающихся по твердости породах работает следующим образом.Заданное направление бурения обеспечивается за счет компенсации отклоняющей1789639 25 обеспечивающие положение штоков 7 и 8 соответственно в верхней и нижней частях гидроцилиндра 6. При этом положение штоков 7 и 8 осевая нагрузка на долото 1 ограничена величиной равной произведению давления промывочной жидкости в гидро- цилиндре и эффективной площади штока 8, А осевая нагрузка на расширитель 5 определяется как разность между осевой нагрузкой, действующей на ступенчатую компоновку со стороны вышерасположенных элементов бурильной колонны и осевой нагрузкой, воспринимаемой долотом 1.При разбуривании долотом 1 более твердых пород его механическая скорость становится меньше чем механическая скорость расширителя 5, что приводит к сближению штоков 7 и 8 в гидроцилиндре 6, а благодаря смещению относительно друг друга выходных отверстий штоков 7 и 8 при сближении последних проходной канал промывочной жидкости перекрывается, что Формула изобретения 1. Ступенчатая компоновка для направленного бурения скважин в анизотропных наклонно залегающих породах, включающая штангу с долотом и опорно-центрирующим элементом и расширитель, соединенный с верхним концом направляющей штанги, отл ича ю щая с ятем, что, с целью повышения надежности в работе за счет регулирования нагрузки на долото, она снабжена гидроцилиндром и двумя полыми штоками, концы которых расположены в полости гидроцилиндра и связаны с ним с возможностью передачи крутящего момента от одного штока к другому, причем направляющая штанга выполнена из двух частей,вызывает рост давления в стояке на устье скважины. 8 случае упомянутого увеличения давления искусственно уменьшают осевую нагрузку на инструмент, ограничивая 5 его подачу, Тем самым создаются условия,при которых штоки 7 и 8 снова раздвигаются в гидроцилиндре 6 и занимают крайние положения за счет углубления скважины долотом 1. Затем осевую нагрузку снова 10 увеличивают, обеспечивая бурение скважины одновременно с ее расширением расширителем 5.ЭБлагодаря тому, что величины ходовштоков 7 и 8 связаны заявленным соотно шением с расстояниями между опорным сечением опорно-центрирующего элемента 2 и рабочими торцами расширителя 5 и долота 1, обеспечивается одинаковое соотношение параметров ступенчатой компоновки, 20 определяющее величину интенсивности искривления ею скважины при крайних положениях штоков 7 и 8 в гидроцилиндре 6,30каждая из которых связана с одним из свободных концов полых штоков, а опорно-центрирующий элемент установлен на гидроцилиндре.35 2, Компоновка по п.1, о тл и ч а ю щ а яс я тем, что выходные отверстия концов штоков, размещенных в полости гидроцилиндра, смещены относительно друг друга.3. Компоновка по пп,1 и 2, отл и ч а ю щ а я с я тем, что отношение величин ходовв верхней и нижней частях гидроцилиндра прямо пропорционально отношению расстояний от опорного сечения опорно-центрирующего элемента до рабочих торцов 45 расширителя и долота при минимальномрасстоянии между торцами штоков.1789639 дак Тираж Подписноесударственного комитета по изобретениям и открытиям при113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 СССР енно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 101 Прои аз ЗЗЗ ВНИИ Составитель В. Пот Техред М,Моргентал ков Корректор С. Пекар
Ступенчатая компоновка для направленного бурения скважин в анизотропных наклонно залегающих породах