RU2055140C1

RU2055140C1 - Controlled deflecting tool

Info

Publication number: RU2055140C1
Authority: RU
Inventors: М.Т. Абдурахманов; Н.М. Шарипов; Н.Ф. Кагарманов
Original assignee: Абдурахманов Марат Темирханович; Шарипов Наиль Мухарямович; Кагарманов Нурулла Фаритович
Priority date: 1991-03-29
Filing date: 1991-03-29
Publication date: 1996-02-27

Abstract

FIELD: drilling of inclined-directed and horizontal wells. SUBSTANCE: controlled deflecting tool has body which consists of two parts hinged to each other. Deflecting tool unit has piston drive in form of slide bushing installed in body for axial motion and bushing position retainer made in form of hydroseal chamber communicated with spaces inside pipes and between pipes. Differential valve locking the deflecting tool in operating position is located above slide bushing. EFFECT: higher efficiency. 3 dwg

Description

Изобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин, а именно к техническим средствам для изменения направления ствола скважин при бурении забойными двигателями. The invention relates to the drilling of oil and gas wells, and in particular to technical means for changing the direction of the wellbore when drilling with downhole motors.

Известен отклонитель "Telepilot", разработанный Французским институтом нефти и газа, который состоит из двух трубчатых секций, связанных между собой подшипником, угол наклона оси которого к оси каждой секции одинаков, узлов привода и управления. При вращении одной из секций происходит изменение угла перекоса отклонителя [1]
Недостатками известного отклонителя являются сложность конструкции, а также сложность управления траекторией.The known diverter Telepilot, developed by the French Institute of Oil and Gas, which consists of two tubular sections interconnected by a bearing, the angle of inclination of the axis of which to the axis of each section is the same, drive and control units. When one of the sections rotates, the deflector skew angle changes [1]
The disadvantages of the known diverter are the complexity of the design, as well as the complexity of controlling the path.

Известен отклонитель, заключающий корпус, состоящий из связанных шарнирным соединением нижней и верхней секций, узел отклонения с поршневым приводом в виде подпружиненной втулки, размещенной с возможностью осевого перемещения в корпусе, и фиксатор положения втулки, выполненный в виде системы шаров, расположенных в отверстиях втулки, кольцевых проточек и выступов [2]
При работе устройства фиксатор положения фиксирует положение втулки таким образом, что угол перекоса отклоняющей части устройства может иметь только два возможных значения: минимальное или максимальное, что снижает его функциональные возможности. Кроме того, система шаров, кольцевых проточек и выступов сложна и ненадежна в работе.Known diverter enclosing the housing, consisting of connected by a swivel of the lower and upper sections, the deviation unit with a piston drive in the form of a spring-loaded sleeve, placed with the possibility of axial movement in the housing, and the retainer position of the sleeve, made in the form of a system of balls located in the holes of the sleeve, annular grooves and protrusions [2]
During operation of the device, the position lock fixes the position of the sleeve so that the skew angle of the deflecting part of the device can have only two possible values: minimum or maximum, which reduces its functionality. In addition, the system of balls, annular grooves and protrusions is complex and unreliable in operation.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства и повышение надежности его работы. The aim of the invention is to expand the functionality of the device and increase the reliability of its operation.

Цель достигается тем, что в устройстве, включающем корпус, состоящий из связанных шарнирным соединением нижней и верхней секций, узе отклонения с поршневым приводом, содержащим подпружинненую втулку, установленную в корпусе с возможностью осевого перемещения, и фиксатор положения втулки, согласно изобретению подпружиненная втулка выполнена в виде золотника, образующего с корпусом силовую камеру, гидравлически связанную с внутритрубным пространством, и гидрозатворную камеру, гидравлически связанную каналом с внутритрубным пространством и посредством обратного клапана с затрубным пространством, а фиксатор положения втулки выполнен в виде дифференциальной втулки, установленной во внутренней полости корпуса с возможностью ограниченного осевого перемещения для перекрытия канала гидрозатворной камеры в рабочем положении устройства. The goal is achieved by the fact that in a device comprising a housing consisting of lower and upper sections connected by a swivel joint, a deviation unit with a piston drive comprising a spring-loaded sleeve mounted in the housing with axial movement, and a sleeve position lock, according to the invention, the spring loaded sleeve is made in in the form of a spool, forming a force chamber hydraulically connected to the in-tube space with the body, and a hydraulic shut-off chamber, hydraulically connected by the channel to the in-tube space and through a check valve with an annular space, and the sleeve position lock is made in the form of a differential sleeve mounted in the internal cavity of the housing with the possibility of limited axial movement to block the channel of the hydraulic lock chamber in the working position of the device.

На фиг.1 показан отклонитель, разрез; на фиг.2 сечение А-А на фиг.1; на фиг.3 компоновка низа бурильной колонны. Figure 1 shows the diverter, section; figure 2 section aa in figure 1; figure 3 layout of the bottom of the drill string.

Отклонитель включает корпус, состоящий из связанных шарнирным соединением 1 нижней 2 и верхней 3 секций, узел отклонения секций 2, 3 корпуса с поршневым приводом. The diverter includes a housing consisting of lower 2 and upper 3 sections connected by a swivel joint 1, a deviation unit of sections 2, 3 of the housing with a piston drive.

Поршневой привод выполнен в виде золотниковой подпружиненной втулки 4, образующей с корпусом устройства силовую 5 и гидрозатворную 6 камеры, сообщающиеся с внутритрубным 7 и затрубным пространствами по каналам 8, 9, 10 посредством обратного клапана 11 и подпружиненной пружиной 12 дифференциальной втулки 13. В средней части золотниковая втулка 4 поджата пружиной 14, а в нижней части взаимодействует с узлом отклонения секций 2, 3, выполненным в виде отклоняющего патрубка 15 с помощью кольца 16 со сферической поверхностью и возможностью осевого перемещения по цилиндрической поверхности последнего. Золотниковая втулка 4 и дифференциальная втулка 13 установлены с возможностью осевого перемещения в корпусе, причем площадь поверхности нижнего торца дифференциальной втулки 13 больше соответствующей площади верхнего торца. Отклонитель 17 устанавливают между забойным двигателем 18 с долотом 19 и телеметрической системой 20 с бурильными трубами 21. The piston drive is made in the form of a spring-loaded spool sleeve 4, forming a power 5 and a water lock 6 chamber with the device body, communicating with the in-pipe 7 and annular spaces through channels 8, 9, 10 by means of a check valve 11 and a spring-loaded spring 12 of the differential sleeve 13. In the middle part the spool sleeve 4 is preloaded by the spring 14, and in the lower part interacts with the deflection unit of sections 2, 3, made in the form of a deflecting pipe 15 using a ring 16 with a spherical surface and the possibility of axial displacement eniya on the cylindrical surface of the latter. The spool sleeve 4 and the differential sleeve 13 are mounted axially movable in the housing, the surface area of the lower end of the differential sleeve 13 being larger than the corresponding area of the upper end. The diverter 17 is installed between the downhole motor 18 with a chisel 19 and a telemetry system 20 with drill pipes 21.

Отклонитель работает следующим образом. The rejector works as follows.

Собирается компоновка низа бурильной колонны, включающая долото 19, забойный двигатель 18, отклонитель 17, телеметрическую систему 20 и бурильные трубы 21. Нижняя секция 2 отклонителя соединяется с забойным двигателем 18. The assembly of the bottom of the drill string is assembled, including a bit 19, a downhole motor 18, a diverter 17, a telemetry system 20 and drill pipes 21. The lower section 2 of the diverter is connected to the downhole motor 18.

В процессе спуска бурильного инструмента в скважину отклонитель находится в прямолинейном положении. При этом золотниковая втулка 4 находится в крайнем нижнем положении, гидрозатворная камера 6 сообщается с внутритрубным пространством 7 через перепускной канал 9, дифференциальная втулка 13 при этом находится в положении, открывающем канал 9. During the descent of the drilling tool into the well, the deflector is in a rectilinear position. At the same time, the spool sleeve 4 is in its lowest position, the water lock chamber 6 communicates with the in-pipe space 7 through the bypass channel 9, while the differential sleeve 13 is in the position that opens the channel 9.

После спуска включают буровые насосы и промывочная жидкость, проходя через полость бурильных труб и боковое отверстие, попадает в силовую камеру 5, где создает давление на поршень золотниковой втулки 4. При достижении определенного значения, соответствующего давлению срабатывания дифференциальной втулки (на которое рассчитана пружина 12), втулка 13 закрывает канал 9. При дальнейшем увеличении давления до определенного значения, превышающего рабочее, золотниковая втулка 4 начинает сжимать пружину 14 и перемещаться вверх. При этом нижняя часть золотниковой втулки 4 посредством кольца 16 взаимодействует с отклоняющим патрубком 15, который совместно с нижней секцией 2 корпуса поворачивается в плоскости вращения шарнира. Верхняя часть золотниковой втулки 4, перемещаясь вверх, "засасывает" промывочную жидкость из затрубного пространства в полость гидрозатворной камеры 6 через обратный клапан 11. Втулка 13 при этом находится в закрытом положении. После создания необходимого угла перекоса снижают давление до рабочего и продолжают бурение в рабочем режиме. При необходимости еще увеличить угол перекоса увеличивают давление, втулка 4 при этом перемещается вверх, в камеру 6 опять "засасывается" жидкость из затрубного пространства и втулка 4 фиксируется в положении, соответствующем новому углу перекоса. Втулка 13 закрыта. Давление снижают до рабочего и продолжают бурение в заданном режиме. Таким образом, фиксатор положения в виде системы гидрозатвора позволяет фиксировать положение отклонителя с любым текущим значением угла перекоса в диапазоне 0-3^о и, кроме того, после кратковременного повышения давления сверх рабочего снизить его до рабочего, не изменяя при этом зафиксированного положения отклонителя.After the descent, they turn on the mud pumps and flushing fluid, passing through the cavity of the drill pipe and the side hole, enters the power chamber 5, where it creates pressure on the piston of the spool sleeve 4. Upon reaching a certain value corresponding to the response pressure of the differential sleeve (for which spring 12 is designed) , the sleeve 13 closes the channel 9. With a further increase in pressure to a certain value exceeding the working one, the spool sleeve 4 begins to compress the spring 14 and move up. At the same time, the lower part of the spool sleeve 4 through the ring 16 interacts with the deflecting pipe 15, which together with the lower section 2 of the housing rotates in the plane of rotation of the hinge. The upper part of the spool sleeve 4, moving upward, “sucks” the flushing fluid from the annulus into the cavity of the hydraulic shutter chamber 6 through the check valve 11. The sleeve 13 is in this closed position. After creating the necessary skew angle, they reduce the pressure to the working one and continue drilling in the operating mode. If it is necessary to further increase the skew angle, the pressure is increased, the sleeve 4 moves upward, the fluid from the annulus again “sucks” into the chamber 6 and the sleeve 4 is fixed in the position corresponding to the new skew angle. The sleeve 13 is closed. The pressure is reduced to the working one and drilling is continued in the set mode. Thus, the latch position in a hydraulic lock system allows to fix the position of the whipstock with any current value of the skew angle in the range ^of 0-3 and, in addition, after momentary excess pressure increase of the working to reduce it to working, without changing the fixed position of the whipstock.

При указанной последовательности операций происходит только наращивание величины угла перекоса от 0 до 3^о. Однако в некоторых случаях требуется изменение угла перекоса в обратной последовательности от 3 до 0^о. В предлагаемом техническом решении это возможно при переходе через "нулевое" (прямолинейное) положение отклонителя. Для этого необходимо снизить давление до значения, меньшего, чем рабочее, при этом дифференциальная втулка 13 под воздействием пружины 12 открывает перепускной канал 9 и промывочная жидкость, находящаяся в полости гидрозатворной камеры 6, под действием давления пружины 14 выдавливается во внутритрубное пространство. При этом золотниковая втулка 4 под действием пружины 14 перемещается в крайнее нижнее положение, а отклоняющий патрубок 15, повернувшись в плоскости вращения шарнира 1, занимает первоначальное положение, а отклонитель принимает прямолинейное исходное положение.With this sequence of operations, only an increase in the angle of skew occurs from 0 to 3 ^about . However, in some cases, a change in the skew angle in the reverse sequence from 3 to 0 ^about is required. In the proposed technical solution, this is possible when passing through the "zero" (straight) position of the diverter. To do this, it is necessary to reduce the pressure to a value less than the working one, while the differential sleeve 13, under the influence of the spring 12, opens the bypass channel 9 and the flushing fluid located in the cavity of the hydraulic shutter chamber 6 is squeezed out into the tube space under the pressure of the spring 14. When this spool sleeve 4 under the action of the spring 14 is moved to its lowest position, and the deflecting pipe 15, turning in the plane of rotation of the hinge 1, takes its original position, and the deflector takes a straightforward initial position.

Для вторичного создания необходимого угла перекоса операции повторяются в той же последовательности. To re-create the necessary skew angle, the operations are repeated in the same sequence.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет поворачивать отклонитель под любым углом перекоса и тем самым расширить его функциональные возможности. Thus, the proposed device allows you to rotate the deflector at any skew angle and thereby expand its functionality.

Кроме того, система гидрозатвора проста по конструкции, что повышает надежность работы устройства. In addition, the water trap system is simple in design, which increases the reliability of the device.

Claims

MANAGED DEFLECTOR, comprising a housing consisting of lower and upper sections connected by a swivel joint, a deviation assembly with a piston drive comprising a spring-loaded sleeve mounted in the housing with axial movement, and a sleeve position lock, characterized in that, in order to expand the functionality and increase reliability in operation, the spring-loaded sleeve is made in the form of a spool, forming a power chamber with a housing hydraulically connected to the in-tube space, and a hydraulic shutter yu chamber fluidly coupled with the conduit-pipe space and through the check valve to the annulus, and the retainer sleeve position is designed as a differential sleeve mounted in the inner cavity of the housing for limited axial movement to overlap the channel gidrozatvornoy chamber in the operating position of the device.