RU170534U1 - Башмак с силовым приводом для оборудования низа обсадной колонны или хвостовика - Google Patents

Abstract

Башмак с силовым приводом для оборудования низа обсадной колонны или хвостовика, содержит силовую секцию 1, состоящую из статора 2 и ротора 3 (винтового забойного двигателя), гибкий или карданный вал 4, секцию шпиндельную, состоящую из корпуса 5, осевой 6 и радиальных 7 опор и вала 8 шпиндельной секции, соединенного с наконечником 9, приводимым во вращательное движение ротором 3, совершающим планетарное движение внутри статора 2, при этом башмак дополнительно снабжен клапаном сброса давления 10, размещенным в роторе, и обратным клапаном 15, установленным выше силовой секции.Технический результат - полезная модель увеличивает надежность работы устройства, обеспечивает необходимый момент и высокую скорость вращения наконечника, при этом исключается достижение перепада давления, при котором срабатывает пакер, а форма наконечника исключает врезание в стенки скважины, но обеспечивает эффективное разрушение препятствий, которые могут встретиться в стволе, позволит разбурить башмак после цементирования обычным долотом с алмазными поликристалическими резцами (долотом PDC) и продолжить дальнейшее строительство скважины, а также предотвращает шламование башмака и оборудования, входящего в компоновку колонны. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

Description

Полезная модель относится к области бурения скважин и предназначена для оборудования низа обсадной колонны или хвостовика с целью направления ее по стволу скважины с возможностью проработки нестабильных участков ствола, участков ствола с набухающими и обваливающимися глинами и защиты оборудования, входящего в компоновку колонны, от повреждения при спуске.

В патентной публикации (US 7849927, МПК E21B 29/00, опубл. 14.10.10 г.) описано устройство (3) для использования при спуске компоновки обсадных труб в скважину, содержащее режущий инструмент (5); приводное устройство (4), соединенное с режущим инструментом (5) и предназначенное для вращения режущего инструмента (5), в котором приводное устройство и режущий инструмент содержит по меньшей мере одну часть из хрупкого разбуриваемого растворимого и разлагаемого материала, в котором приводное устройство полностью удаляется из скважины при бурении, растворении или деградации; и концевой соединитель (13), соединенный с приводным устройством (4) и адаптированый для подключения к колонне обсадных труб. Данное устройство взято нами за прототип.

Недостатками устройства-прототипа является не достаточная надежность работы за счет шламования башмака и оборудования, входящего в компоновку колонны, при этом такая конструкция часто приводит к несвоевременному срабатыванию пакера в процессе работы.

Техническая проблема, решаемая в предлагаемой полезной модели, состоит в расширении арсенала технических средств, т.е. в создании башмака с силовым приводом для оборудования низа обсадной колонны или хвостовика, альтернативного устройству-прототипу, и свободного от его недостатков.

Вышеуказанная проблема решается с помощью признаков 1-го пункта формулы полезной модели, такой как башмак с силовым приводом для оборудования низа обсадной колонны или хвостовика, характеризующейся тем, что содержит силовую секцию, состоящую из статора и ротора (винтового забойного двигателя), гибкий или карданный вал, секцию шпиндельную, состоящую из корпуса, осевой и радиальных опор и вала шпиндельной секции, соединенного с наконечником, приводимым во вращательное движение ротором, совершающим планетарное движение внутри статора, при этом башмак дополнительно снабжен клапаном сброса давления, размещенным в роторе, и обратным клапаном, установленным выше силовой секции.

Согласно п. 2 формулы полезной модели клапан сброса давления содержит седло, золотник в виде шара и пружину, обеспечивающие открытие канала перетока буровой жидкости при достижении перепада давления меньшего, чем давление срабатывания пакера на величину 30…80%.

Согласно п. 3 формулы полезной модели обратный клапан содержит корпус с установленным в нем подпружиненным поршнем и обтекателем.

Согласно п. 4 формулы полезной модели тело наконечника, включая лопасти и промывочные отверстия, армировано износостойким покрытием, а в нижней части имеет полусферическую форму и выполнено из легкоразбуриваемого материала, например алюминия.

Вышеперечисленная совокупность существенных признаков позволяет получить следующий технический результат - полезная модель увеличивает надежность работы устройства, обеспечивает необходимый момент и высокую скорость вращения наконечника, при этом исключается достижение перепада давления, при котором срабатывает пакер, а форма наконечника исключает врезание в стенки скважины, но обеспечивает эффективное разрушение препятствий, которые могут встретиться в стволе, позволит разбурить башмак после цементирования обычным долотом с алмазными поликристалическими резцами (долотом PDC) и продолжить дальнейшее строительство скважины, а также предотвращает шламование башмака и оборудования, входящего в компоновку колонны.

Полезная модель иллюстрируется чертежом, где показан разрез общего вида устройства.

Башмак с силовым приводом для оборудования низа обсадной колонны или хвостовика (см. чертеж) содержит силовую секцию 1, состоящую из статора 2 и ротора 3 (винтового забойного двигателя), гибкий или карданный вал 4, секцию шпиндельную, состоящую из корпуса 5, осевой 6 и радиальных 7 опор и вала 8 шпиндельной секции, соединенного с наконечником 9, приводимым во вращательное движение ротором 3, совершающим планетарное движение внутри статора 2. Башмак дополнительно снабжен клапаном сброса давления 10, размещенным в роторе, и обратным клапаном 15, установленным выше силовой секции.

Клапан сброса давления содержит седло 11, золотник 12 в виде шара или тарелки и пружину 13, обеспечивающие открытие канала перетока 14 буровой жидкости при достижении перепада давления меньшего, чем давление срабатывания пакера на величину 30…80%.

Обратный клапан 15 содержит корпус 16 с установленным в нем подпружиненным 17 поршнем 18 и обтекателем 19 для исключения появления обратного тока бурового раствора с целью защиты башмака и оборудования, установленного выше, от шламования.

Тело наконечника 9, включая лопасти 20 и промывочные отверстия 21, армировано износостойким покрытием 22, а в нижней части имеет полусферическую форму 23 и выполнено из легкоразбуриваемого материала, например алюминия.

Назначение и работа устройства.

Башмак относится к механизмам объемного (гидростатического) действия, применение которого позволяет осуществлять процесс вращения наконечника.

Контроль за работой башмака осуществляют по изменению давления в нагнетательной линии, поскольку перепад давления на башмаке пропорционален моменту на его наконечнике.

Секция силовая предназначена для преобразования энергии движущегося потока рабочей жидкости во вращательное движение ротора 3 и передачи этого движения на вал 8 шпиндельной секции и на наконечник 9 (см. чертеж).

В состав силовой секции входят ротор 3 и статор 2. Статор выполнен в виде стального корпуса, к внутренней поверхности которого привулканизирована резиновая обкладка с внутренними винтовыми зубьями левого направления. Стальной ротор 2 имеет наружные винтовые зубья. Величина шага винтовых линий зубьев ротора 3 и статора 2 пропорциональна числу их зубьев. Зубья статора и ротора, находясь в непрерывном контакте, образуют замыкающиеся по длине статора единичные камеры (не показаны). Рабочая жидкость, нагнетаемая насосами буровой установки, поступает к наконечнику 9, проворачивая при этом ротор 3 внутри обкладки статора 2 силовой секции башмака. При прокачивании рабочей жидкости через башмак ротор 3 совершает планетарное движение относительно оси статора 2, обкатываясь по зубьям обкладки. Сам ротор при этом вращается по часовой стрелке. Планетарное движение ротора 3 преобразуется в соосное вращение вала 8 шпиндельной секции при помощи гибкого вала (торсиона) 4, передающего крутящий момент и гидравлическую осевую нагрузку от ротора 3 на вал 8 шпиндельной секции.

Секция шпиндельная предназначена для восприятия осевых и радиальных нагрузок, действующих на башмак, и включает в себя упорно-радиальный двурядный шарикоподшипник 6, радиальные опоры скольжения 7. Планетарное движение ротора 3 внутри статора 2 через гибкий вал (торсион) 4 преобразуется во вращение вала 8 шпиндельной секции. Клапан сброса давления содержит седло 11, золотник 12 в виде шара или тарелки и пружину 13, обеспечивающие открытие канала перетока 14 буровой жидкости при достижении перепада давления меньшего, чем давление срабатывания пакера на величину 30…80%. При этом исключается достижение перепада давления, что увеличивает надежность работы устройства в целом.

Клапан обратный предназначен для предотвращения шламования башмака и оборудования, входящего в компоновку колонны, что увеличивает надежность работы устройства в целом. Клапан 15 состоит из цилиндра 16 и поршня 18 с установленным на нем обтекателем 19. При отсутствии расхода рабочей жидкости обтекатель 19 прижат к цилиндру 16 с помощью пружины 17, что исключает переток жидкости выше клапана. При прокачивании рабочей жидкости пружина 17 сжимается, поршень 18 перемещается вниз и обеспечивается переток жидкости в нижнюю часть клапана и башмака в целом.

Вращающийся наконечник 9 предназначен для проработки нестабильных участков ствола, участков ствола с набухающими и обваливающимися глинами и обеспечивает беспрепятственное доведение хвостовика до финального забоя. Дизайн наконечника исключает врезание башмака в стенки скважины. Тело наконечника, включая лопасти 20 и промывочные отверстия 21, армировано износостойким покрытием 22, например, на основе карбида вольфрама. В нижней части наконечник имеет полусферическую форму 23 и выполнен из легкоразбуриваемого материала, например алюминия.

Из описания и практического применения настоящей полезной модели специалистам будут очевидны и другие частные формы ее выполнения. Данное описание и чертеж рассматриваются как материал, иллюстрирующий полезную модель, сущность которой и объем патентных притязаний определены в нижеследующей формуле полезной модели совокупностью существенных признаков и их эквивалентами.

Claims (4)

1. Башмак с силовым приводом для оборудования низа обсадной колонны или хвостовика, характеризующийся тем, что содержит силовую секцию, состоящую из статора и ротора винтового забойного двигателя, гибкий или карданный вал, секцию шпиндельную, состоящую из корпуса, осевой и радиальных опор и вала шпиндельной секции, соединенного с наконечником, приводимым во вращательное движение ротором, совершающим планетарное движение внутри статора, при этом башмак дополнительно снабжен клапаном сброса давления, размещенным в роторе, и обратным клапаном, установленным выше силовой секции.

2. Башмак по п. 1, отличающийся тем, что клапан сброса давления содержит седло, золотник в виде шара и пружину, обеспечивающие открытие канала перетока буровой жидкости при достижении перепада давления меньшего, чем давление срабатывания пакера, на величину 30…80%.

3. Башмак по п. 1, отличающийся тем, что обратный клапан содержит корпус с установленным в нем подпружиненным поршнем и обтекателем для исключения появления обратного тока бурового раствора.

4. Башмак по п. 1, отличающийся тем, что тело наконечника, включая лопасти и промывочные отверстия, армировано износостойким покрытием, а в нижней части имеет полусферическую форму и выполнено из легкоразбуриваемого материала, например алюминия.

Images