RU2109908C1

RU2109908C1 - Adjustable whipstock

Info

Publication number: RU2109908C1
Application number: RU96114251A
Authority: RU
Inventors: Ю.М. Басарыгин; В.Ф. Будников; В.Г. Гераськин; Ю.Г. Майчуб; В.М. Стрельцов; В.М. Сугак
Original assignee: Предприятие "Кубаньгазпром"
Priority date: 1996-07-16
Filing date: 1996-07-16
Publication date: 1998-04-27

Abstract

FIELD: bore-hole drilling machinery and equipment. SUBSTANCE: this relates to drilling horizontal and inclined bore-holes and it particularly refers to adjustable whipstocks with varying angle. Whipstock has hydraulic cylinder with piston-rod, and body of deviating unit. Hydraulic cylinder is provided with throttle valve, slots for guide members of piston-rod. Made in its outer side are milled slots intended for turning of body of deviating unit. Positioned inside deviating unit are disk and detent with pins stationary secured on them. Disk and detent are engaged with milled slots in hydraulic cylinder. Also provided is ratchet wheel engaged with pawl which is mounted on disk. In addition, body is provided with slots in which teeth of detent are seated. Sliding friction bearing is installed between hydraulic cylinder and body of deviating unit. EFFECT: higher efficiency. 4 dwg

Description

Изобретение относится к бурению горизонтальных и наклонных скважин, в частности к отклонителям регулируемым с изменяющимся углом. The invention relates to the drilling of horizontal and deviated wells, in particular to adjustable deflectors with a variable angle.

Известен отклонитель шарнирный ОШ 172, который предназначен для обеспечения набора кривизны при бурении искривленных участков наклонно-направленных и горизонтальных скважин. Отклонитель состоит из шпинделя, винтовой пары калибратора, одноплоскостного и кругового шарнира. Отклонитель шарнирный выпускается опытным заводом ВНИИБТ [1]. Known swivel diaphragm OSH 172, which is designed to provide a set of curvature when drilling curved sections of directional and horizontal wells. The diverter consists of a spindle, a calibrator screw pair, a single-plane and a circular joint. The hinged diverter is produced by the VNIIBT pilot plant [1].

Однако данный отклонитель недостаточно надежен и эффективен в работе, кроме того, для изменения угла отклонителя необходимо отклонитель и весь буровой инструмент поднимать на устье скважины, что усложняет процесс и ведет к большим затратам времени и средств. However, this diverter is not sufficiently reliable and efficient in operation; in addition, to change the diverter angle, it is necessary to raise the diverter and raise the entire drilling tool at the wellhead, which complicates the process and leads to a large investment of time and money.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является гидравлический отклоняющий снаряд ГОС-76 [2]. The closest in technical essence and the achieved result is a hydraulic deflecting projectile GOS-76 [2].

Отклонитель состоит из отклоняющего узла и объемного гидродвигателя. The diverter consists of a diverting assembly and a volumetric hydraulic motor.

Отклоняющий узел состоит из нижнего и верхнего полуклиньев со скошенными торцами и ползуна, расположенного между полуклиньями и имеющего раскрепляющие ролики. Полуклинья расположены на рабочем валу, состоящем из нижней и верхней частей, которые соединены переходником-фиксатором. На нижний вал навинчивается переводник и долото. The deflecting unit consists of lower and upper half wedges with beveled ends and a slider located between the half wedges and having release rollers. Half wedges are located on the working shaft, consisting of the lower and upper parts, which are connected by an adapter-retainer. A sub and a chisel are screwed onto the lower shaft.

Объемный гидродвигатель состоит из нижнего и верхнего силовых гидроцилиндров, соединенных переводником. Volumetric hydraulic motor consists of lower and upper power hydraulic cylinders connected by a sub.

Для предотвращения проворота в процессе бурения цилиндры закреплены винтом. Внутри цилиндров на рабочем валу размещены поршни, причем один поршень со штоком жестко связан со штоком другого поршня. To prevent turning during drilling, the cylinders are fixed with a screw. Pistons are placed inside the cylinders on the working shaft, moreover, one piston with the rod is rigidly connected to the rod of another piston.

Верхняя и нижняя полости гидроцилиндров изолируются уплотнительными манжетами и нажимными кольцами, сальниками и резиновыми кольцами. Поршни также оснащены резиновыми кольцами. The upper and lower cavities of the hydraulic cylinders are isolated by sealing cuffs and pressure rings, gaskets and rubber rings. Pistons are also equipped with rubber rings.

Втягивание ползуна в пределы корпуса отклонителя обеспечивается растягивающим действием пружины, которая фиксирует зуб переходника в поршне. Retracting the slider within the diverter housing is ensured by the tensile action of the spring, which fixes the adapter tooth in the piston.

Вращение в неподвижном корпусе обеспечивается постановкой подшипников узлов в нижнем полуклине и переходнике. Rotation in a fixed housing is ensured by setting the bearings of the nodes in the lower half-wedge and adapter.

Передача усилия на отклоняющий механизм в известном отклонителе осуществляется гидроприводом, приводимым в действие промывочной жидкостью. The transfer of force to the deflecting mechanism in the known deflector is carried out by a hydraulic actuator driven by the flushing fluid.

Недостатками известного отклонителя являются: возможное разориентирование снаряда, так как ползун с роликами, раскрепляющий корпус в стволе, может провернуться в стволе скважины в процессе бурения; перед спуском снаряда в скважину ствол скважины требует обязательной проработки; ненадежное раскрепление снаряда в скважине; невозможность передачи больших нагрузок на забой; низкая надежность в эксплуатации; при наличии в скважине даже небольших каверн или пропластков мягких пород происходит разориентирование отклонителя. The disadvantages of the known deflector are: possible misorientation of the projectile, since the slider with rollers, detaching the body in the barrel, can turn in the wellbore during drilling; before the projectile is lowered into the well, the wellbore needs to be worked out; unreliable unfastening of the projectile in the well; the inability to transfer large loads to the face; low reliability in operation; in the presence of even small caverns or layers of soft rock in the well, the deflector is disoriented.

Все перечисленные недостатки снижают эффективность и надежность работы отклонителя. All these disadvantages reduce the efficiency and reliability of the diverter.

Целью изобретения является повышение эффективности и надежности работы отклонителя. The aim of the invention is to increase the efficiency and reliability of the diverter.

Цель достигается тем, что в известном отклонителе регулируемом, содержащем гидроцилиндр с поршнем-штоком и корпус отклоняющего узла, согласно изобретению гидроцилиндр снабжен дросселем, пазами для направляющих поршня-штока, с наружной стороны которого имеются профрезированные пазы для проворота корпуса отклоняющего узла, в котором расположены диск и фиксатор с неподвижно закрепленными на них пальцами, находящиеся в зацеплении с профрезированными пазами гидроцилиндра, и храповое колесо, находящееся в зацеплении с собачкой, установленной на диске, кроме того, корпус снабжен пазами, в которые входят зубья фиксатора, между гидроцилиндром и корпусом отклоняющего узла установлен подшипник скольжения. The goal is achieved by the fact that in the known adjustable deflector comprising a hydraulic cylinder with a piston rod and a housing of the deflecting unit, according to the invention, the hydraulic cylinder is equipped with a throttle, grooves for the guides of the piston rod, on the outside of which there are profiled grooves for turning the housing of the deflecting unit, in which the disk and the latch with the fingers fixed on them, which are engaged with the milled grooves of the hydraulic cylinder, and the ratchet wheel, which is engaged with the dog, is installed On the disk, in addition, the housing is equipped with grooves that include the teeth of the retainer, a sliding bearing is installed between the hydraulic cylinder and the housing of the deflecting assembly.

На фиг. 1 изображен предложенный отклонитель с продольным разрезом; на фиг. 2 - профиль паза поршня-штока; на фиг. 3 - разрез А-А; на фиг. 4 - разрез Б-Б по фиг. 1. In FIG. 1 shows a proposed diverter with a longitudinal section; in FIG. 2 - profile of the groove of the piston rod; in FIG. 3 - section aa; in FIG. 4 is a section BB in FIG. one.

Отклонитель регулируемый состоит из верхнего гидроцилиндра и отклоняющего узла. Adjustable diverter consists of an upper hydraulic cylinder and a diverting assembly.

Верхний гидроцилиндр 1 имеет направляющие пазы 2, внутри которого размещен поршень-шток 3 с направляющими 4, которые в свою очередь перемещаются в пазах 2. Пазы 2 удерживают поршень-шток от проворота. В поршне-штоке 3 установлен дроссель 5, с помощью которого перепад давления, обеспечивающего перемещение поршня-штока 3 вниз, когда необходимо повернуть отклонитель на заданный угол. На нижней части с наружной стороны порня-штока 3 имеются профрезированные пазы 6. The upper hydraulic cylinder 1 has guide grooves 2, inside of which there is a piston rod 3 with guides 4, which in turn move in grooves 2. The grooves 2 hold the piston rod from turning. A throttle 5 is installed in the piston rod 3, by means of which a pressure differential is provided to move the piston rod 3 down when it is necessary to rotate the deflector by a predetermined angle. On the lower part from the outside of the porn rod 3 there are profiled grooves 6.

Пружина 7 удерживает поршень-шток 3 в верхнем положении. Втулка 8 ограничивает ход поршня-штока 3. Шайба 9 служит опорой для пружины 7. Spring 7 holds the piston rod 3 in the upper position. The sleeve 8 restricts the stroke of the piston rod 3. The washer 9 serves as a support for the spring 7.

Отклоняющий узел состоит из корпуса 10, где в верхней части установлены диск 11, на котором неподвижно закреплен палец 12 и фиксатор 13, на котором также неподвижно закреплен палец 14, а храповое колесо 15 с зубьями составляет одно целое с корпусом 10. The deflecting unit consists of a housing 10, where a disk 11 is mounted on the upper part, on which the pin 12 is fixedly mounted, and a latch 13, on which the pin 14 is also fixedly mounted, and the ratchet wheel 15 with teeth is integral with the housing 10.

Палец 12 и палец 14 последовательно введены в профрезированные пазы 6 поршня-штока 3. The finger 12 and the finger 14 are sequentially inserted into the milled grooves 6 of the piston rod 3.

На диске 11 установлена собачка 16, которая проворачивает на заданный угол зубья храпового колеса 15. Пружина 17 удерживает собачку 16 в исходном положении и прижимает ее к зубьям храпового колеса 15. Диск 11 опирается на опору 18. A dog 16 is installed on the disk 11, which rotates the teeth of the ratchet wheel 15. The spring 17 holds the dog 16 in its original position and presses it against the teeth of the ratchet wheel 15. The disk 11 rests on the support 18.

Зуб 19 фиксатора 13 в исходном положении находится в зацеплении с пазом 20. Гайка 21 крепит неподвижно фиксатор 13 на поршне-штоке 3. Винт 22 удерживает гайку 21 от произвольного отвинчивания. The tooth 19 of the latch 13 in the initial position is engaged with the groove 20. The nut 21 fixes the latch 13 to the piston-rod 3. The screw 22 keeps the nut 21 from being unscrewed.

Верхний гидроцилиндр 1 и корпус 10 отклоняющего узла соединены между собой гайкой накидной 23. The upper hydraulic cylinder 1 and the housing 10 of the deflecting node are interconnected by a union nut 23.

Между гидроцилиндром 1 и корпусом 10 отклоняющего узла установлен подшипник скольжения 24. Кольца 25 и 26 являются уплотнениями между внутренней полостью отклоняющего узла отклонителя и внешней средой. A sliding bearing 24 is installed between the hydraulic cylinder 1 and the housing 10 of the deflecting assembly 24. The rings 25 and 26 are seals between the internal cavity of the deflecting deflector assembly and the external environment.

Предлагаемый отклонитель регулируемый работает следующим образом. The proposed diverter adjustable works as follows.

Нижней своей частью отклонитель навинчивается на забойный двигатель с долотом, а к верхней части навинчивается устройство посадочное, которое соединяется с бурильными трубами. Вся компоновка (инструмент) спускается в скважину до забоя и осуществляется бурение. При необходимости изменения угла отклонителя вся компоновка (инструмент) приподнимается над забоем до выбора собственного веса. Увеличивается расход закачиваемого бурового раствора. Раствор, проходя через дроссель 5, создает перепад давления на дросселе. Появляется дополнительная сила на поршень-шток 3, которая начинает сжимать пружину 7, и поршень-шток 3 совершает движение вниз по направляющим 4. The lower part of the deflector is screwed onto the downhole motor with a chisel, and the landing device, which is connected to the drill pipes, is screwed to the upper part. The entire assembly (tool) is lowered into the well to the bottom and drilling is carried out. If it is necessary to change the diverter angle, the entire layout (tool) is lifted above the bottom to select its own weight. The flow rate of the injected drilling fluid increases. The solution, passing through the throttle 5, creates a pressure drop across the throttle. An additional force appears on the piston-rod 3, which begins to compress the spring 7, and the piston-rod 3 moves downward along the guides 4.

В этот момент фиксатор 13, сидящий неподвижно на поршне-штоке 3, выводит зуб 19 из зацепления с пазом 20, составляющего одно целое с корпусом 10 отклоняющего узла, тем самым давая возможность отклоняющему узлу свободно вращаться относительно верхнего гидроцилиндра 1. При дальнейшем движении поршня-штока 3 вниз палец 12, двигаясь по кривой паза 6, поворачивает зуб храпового колеса 15, составляющего одно целое с корпусом 10 отклоняющего узла. At this moment, the latch 13, sitting motionless on the piston rod 3, disengages the tooth 19 from the groove 20, which is integral with the housing 10 of the deflecting unit, thereby allowing the deflecting unit to freely rotate relative to the upper hydraulic cylinder 1. With further movement of the piston - rod 3 down the finger 12, moving along the curve of the groove 6, rotates the tooth of the ratchet wheel 15, which is integral with the housing 10 of the deflecting node.

Таким образом, корпус 10 отклоняющего узла, проворачиваясь на заданный угол, изменяет угол отклонителя. Thus, the housing 10 of the deflecting unit, turning by a predetermined angle, changes the angle of the deflector.

После завершения движения поршня-штока 3 расход закачиваемого бурового раствора уменьшается до исходного, и поршень-шток 3 возвращается в верхнее исходное положение. After completion of the movement of the piston-rod 3, the flow rate of the injected drilling fluid decreases to the initial one, and the piston-rod 3 returns to its upper initial position.

Во время движения поршня-штока 3 вверх палец 12 по кривой паза 6 возвращается в исходное положение, а собачка 16, удерживаемая пружиной 17, проскакивает по зубьям храпового колеса 15 в исходное положение. During the movement of the piston rod 3, the finger 12 along the curve of the groove 6 returns to its original position, and the dog 16, held by a spring 17, slips along the teeth of the ratchet wheel 15 to its original position.

В конце хода поршня-штока 3 вверх фиксатор 13 входит своим зубом 19 в зацепление с пазом 20, тем самым предотвращая произвольное вращение гидроцилиндра 1 относительно корпуса 10 отклоняющего узла в процессе бурения. После достижения поршнем-штоком исходного верхнего положения процесс изменения угла отклонителем окончен. At the end of the stroke of the piston rod 3, the retainer 13 engages with its tooth 19 in the groove 20, thereby preventing the arbitrary rotation of the hydraulic cylinder 1 relative to the housing 10 of the deflecting unit during drilling. After the piston-rod reaches its initial upper position, the process of changing the angle with the diverter is over.

Если необходимо дополнительно увеличить угол отклонения, процесс повторяется. If it is necessary to further increase the deflection angle, the process is repeated.

Увеличение угла отклонителя осуществляется за счет поворота отклоняющего узла относительно гидроцилиндра 1 на угол от 0 до 180^o. Уменьшение угла отклонителя осуществляется за счет поворота отклоняющего узла относительно гидроцилиндра 1 на угол от 180 до 360^o, т.е. процесс изменения углов отклонителя происходит за счет поворота отклоняющего узла только в одну сторону - вправо.The increase in the angle of the deflector is due to the rotation of the deflecting unit relative to the hydraulic cylinder 1 by an angle from 0 to 180 ^o . The decrease in the angle of the deflector is due to the rotation of the deflecting unit relative to the hydraulic cylinder 1 by an angle from 180 to 360 ^o , i.e. the process of changing the deflector angles occurs due to the rotation of the deflecting node only in one direction - to the right.

Применение предлагаемого отклонителя регулируемого позволит повысить эффективность и надежность работы отклонителя и регулировать угол отклонителя в зависимости от проектного профиля скважины. The use of the proposed adjustable diverter will improve the efficiency and reliability of the diverter and adjust the diverter angle depending on the design profile of the well.

Предлагаемая конструкция позволит управлять отклонителем с устья скважины путем изменения подачи бурового раствора, и при регулировании угла отклонителя не требуется выполнять спуско-подъемные операции. The proposed design will allow you to control the diverter from the wellhead by changing the flow of the drilling fluid, and when adjusting the angle of the diverter is not required to carry out tripping.

Конструкция данного отклонителя проста, технологична и позволяет снизить металлоемкость. The design of this diverter is simple, technologically advanced and can reduce metal consumption.

Claims

An adjustable deflector comprising a hydraulic cylinder with a piston-rod and a deflector assembly body, characterized in that the hydraulic cylinder is equipped with a throttle, grooves for the piston-rod guides, on the outside of which there are profiled grooves for turning the housing of the deflector assembly, in which the disc and the latch are stationary with fingers fixed on them, engaged with milled grooves of the hydraulic cylinder, and a ratchet wheel, engaged with a dog mounted on the disk, in addition, the housing is equipped with n slots into which the latch includes teeth between the cylinder and the housing is installed the diverter assembly sliding bearing.