RU2131508C1

RU2131508C1 - Controlled deflecting downhole motor

Info

Publication number: RU2131508C1
Application number: RU98100325A
Authority: RU
Inventors: А.Ю. Ропяной; В.З. Скобло; С.А. Франкштейн
Original assignee: Закрытое акционерное общество "НТ-Курс"
Priority date: 1998-01-13
Filing date: 1998-01-13
Publication date: 1999-06-10

Abstract

FIELD: drilling equipment; applicable in drilling of controlled directional and horizontal wells with the help of screw downhole motor. SUBSTANCE: essence of invention consists in that motor with angle of curving transmitter of angle of curving mechanism rotates nut of screw pair whose screw turns ball unit under effect of inclined surface of bushing hole to install ball unit to position at which angle of curving equals zero which is measured by angle of curving transmitter. Then motor with position pickup of mechanism for changing the angle of deflector turns through reducing gear the cylinder bushing to preset position (by azimuth) and motor of angle of curving mechanism is engaged to move cylindrical bushing to attain the preset angle of curving by signals from inclinometer system. EFFECT: higher productivity of work due to remote control of angle of curving of screw downhole motor and bottom-hole assembly of drill string in preset plane. 1 dwg

Description

Изобретение относится к буровой технике и может быть использовано при бурении наклонно-направленных и горизонтальных скважин с помощью винтового забойного двигателя (ВЗД). The invention relates to drilling equipment and can be used when drilling directional and horizontal wells using a downhole helical motor (VZD).

Известен отклонитель для бурения наклонно-направленных и вертикальных скважин, содержащий разъемный корпус, отклоняющий патрубок, верхний конец которого выполнен с цилиндрической рабочей поверхностью, наклоненной к оси отклонителя, а нижний конец имеет резьбу для соединения его с нижней частью корпуса, направляющую втулку и промежуточную втулку, установленную между направляющей втулкой и отклоняющим патрубком с возможностью осевого перемещения по цилиндрической поверхности последнего, а также обоймы 5 и 6, образующие угол с отклоняющим патрубком шарнира. Направляющая и промежуточная втулка имеют сопряженные сферические поверхности. Угол наклона цилиндрической рабочей поверхности отклоняющего патрубка выполнен не более 10^o. Направляющая втулка снабжена фиксатором ее положения относительно корпуса. Внутри отклоняющего патрубка и направляющей втулки расположен вал, передающий вращение от вала забойного двигателя к долоту (см. а.с. N 825826 кл. E 21 B 7/08 опубл. 1981 г.).Known diverter for drilling directional and vertical wells, comprising a detachable body deflecting pipe, the upper end of which is made with a cylindrical working surface inclined to the axis of the diverter, and the lower end has a thread for connecting it to the lower part of the housing, the guide sleeve and the intermediate sleeve installed between the guide sleeve and the deflecting nozzle with the possibility of axial movement along the cylindrical surface of the latter, as well as clips 5 and 6, forming an angle with the deflecting them hinge pipe. The guide and intermediate sleeve have mating spherical surfaces. The angle of the cylindrical working surface of the deflecting nozzle is made not more than 10 ^o . The guide sleeve is provided with a lock of its position relative to the housing. Inside the deflecting nozzle and the guide sleeve there is a shaft transmitting rotation from the shaft of the downhole motor to the bit (see AS N 825826 class E 21 B 7/08 publ. 1981).

Недостаток этого устройства заключается в том, что угол перекоса создается постоянным за счет повышения осевой силы бурения. The disadvantage of this device is that the skew angle is constant due to increased axial drilling force.

Наиболее близким техническим решением к заявленному является устройство для направленного бурения, содержащее механизм изменения угла отклонителя, включающий зубчатый редуктор, приводимый во вращение от специальной турбины со стопором, управляемым от инклинометрической системы, компенсатор реактивного момента забойного двигателя с храповым механизмом и счетчик оборотов, служащий для ориентации отклонителя в заданной плоскости, и механизм углового перекоса, который путем изменения длины направляющей цанги посредством изменения давления промывочной жидкости в полости механизма подачи без непосредственного измерения угла перекоса (см. например, а.с. N 1745853 кл. E 21 B 7/08, опубл. 1992 г.). The closest technical solution to the claimed one is a device for directional drilling, containing a mechanism for changing the diverter angle, including a gear reducer driven into rotation from a special turbine with a stopper controlled from the inclinometric system, a reactive torque compensator for a downhole motor with a ratchet mechanism and a rev counter serving for the orientation of the deflector in a given plane, and the angular skew mechanism, which by changing the length of the guide collet by changing yes Lenia washing liquid feeder in the cavity without directly measuring the skew angle (see. e.g., AS N 1745853 Cl. E 21 B 7/08, publ. 1992 YG).

Недостаток этого устройства заключается в том, что в нем присутствует большое количество механических звеньев, работающих в промывочной жидкости, содержащей большое количество абразивных частиц и как следствие его низкая надежность. The disadvantage of this device is that it contains a large number of mechanical units working in a washing liquid containing a large number of abrasive particles and, as a consequence, its low reliability.

Целью изобретения является дистанционное управление углом перекоса между забойным двигателем и компоновкой низа бурильной колонны (КНБК) в заданной плоскости. The aim of the invention is the remote control of the skew angle between the downhole motor and the layout of the bottom of the drill string (BHA) in a given plane.

Поставленная цель достигается тем, что в управляемый двигатель-отклонитель, содержащий механизмы угла перекоса и изменения угла отклонителя и забойную инклинометрическую систему, введена цилиндрическая втулка с отверстием, ось которого расположена под углом относительно оси цилиндрической втулки, при этом механизм угла перекоса содержит первый двигатель с датчиком угла перекоса, редуктор и винтовую пару, при этом первый двигатель через соответствующий редуктор и винтовую пару соединен с цилиндрической втулкой, в отверстии последней размещен шаровой узел рычага опоры винтового забойного двигателя, при этом механизм изменения угла отклонителя содержит последовательно соединенные второй двигатель с датчиком положения и редуктор, который непосредственно соединен с цилиндрической втулкой с возможностью ее поворота. This goal is achieved by the fact that a cylindrical bushing with an aperture, the axis of which is located at an angle relative to the axis of the cylindrical bushing, is introduced into the controlled diverter motor, which contains mechanisms for the skew angle and changes in the diverter angle and the downhole inclinometric system, while the skew angle mechanism comprises a first motor with skew angle sensor, gearbox and screw pair, while the first engine is connected to the cylindrical sleeve through the corresponding gearbox and screw pair in the hole of the latter a ball knot of a support screw of a downhole motor is placed, while the mechanism for changing the diverter angle comprises a second motor in series with a position sensor and a gearbox that is directly connected to the cylindrical sleeve for rotation.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображена конструкция управляемого двигателя-отклонителя. The invention is illustrated by the drawing, which shows the design of a controlled motor-diverter.

Управляемый двигатель-отклонитель содержит механизм угла перекоса, в состав которого входят первый двигатель 1 с датчиком перекоса 2, винтовую пару - гайка 3 и винт 4 и редуктор 5. Двигатель 1 через редуктор 5 соединен с винтовой парой 3-4, винт 4 которой соединен с цилиндрической втулкой 6, в отверстии 7, ось которой расположена под углом к оси цилиндрической втулки 6, размещен шаровой узел 8 рычага опоры 9 винтового забойного двигателя (ВЗД). The controlled diverter motor contains a skew angle mechanism, which includes the first engine 1 with a skew sensor 2, a screw pair - a nut 3 and a screw 4 and a gear 5. The motor 1 through a gear 5 is connected to a screw pair 3-4, the screw 4 of which is connected with a cylindrical sleeve 6, in the hole 7, the axis of which is located at an angle to the axis of the cylindrical sleeve 6, there is a ball assembly 8 of the support arm 9 of the downhole screw motor (VZD).

Механизм изменения угла отклонителя содержит второй двигатель 11 с датчиком положения 12 и редуктор 13, который непосредственно соединен с цилиндрической втулкой 6. The deflector angle changing mechanism comprises a second motor 11 with a position sensor 12 and a gearbox 13, which is directly connected to the cylindrical sleeve 6.

Механизм углового перемещения и изменения угла отклонителя работают в среде масла, объемные изменения которого, связанные с температурой, компенсируются сильфоном 14. Герметичность механизмов обеспечивается уплотнителями 15 и манжетой 16. The mechanism of angular movement and changes in the angle of the deflector operate in an oil medium, the volumetric changes of which, associated with temperature, are compensated by the bellows 14. The tightness of the mechanisms is provided by the seals 15 and the sleeve 16.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

Двигатель 1 с датчиком угла перекоса 2 механизма угла перекоса через редуктор 5 вращает гайку 3 винтовой пары, винт 4 которой поворачивает шаровой узел 8 под воздействием наклонной поверхности отверстия 7 втулки 6, устанавливая шаровой узел 8 в положение, при котором α_перек = 0, измеряемое датчиком угла перекоса 2.The engine 1 with the skew angle sensor 2 of the skew angle mechanism through the gearbox 5 rotates the nut 3 of the screw pair, the screw 4 of which rotates the ball assembly 8 under the influence of the inclined surface of the hole 7 of the sleeve 6, setting the ball assembly 8 in the position at which α _transition = 0, measured skew angle sensor 2.

После чего двигатель 11 с датчиком положения 12 механизма изменения угла отклонителя через редуктор 13 устанавливает цилиндрическую втулку 6 путем ее поворота в заданное положение (по азимуту). Then the engine 11 with the position sensor 12 of the mechanism for changing the diverter angle through the gearbox 13 sets the cylindrical sleeve 6 by turning it to a predetermined position (in azimuth).

Затем включают двигатель 1 (механизм угла перекоса) и цилиндрическая втулка 6 перемещается до обеспечения заданного угла α_перек перекоса отклонителя.Then, the engine 1 (the skew angle mechanism) is _turned on and the cylindrical sleeve 6 is moved until a predetermined skew angle α of the skew deflector is _provided .

Величину α_перек и угол отклонителя определяют датчики положения 2 и 12, расположенные на двигателях 1 и 11, которые связаны с инклинометрической системой (на чертеже не показана), благодаря которой контроль за работой отклонителя осуществляется на поверхности.The value of α _perek and the deflector angle are determined by position sensors 2 and 12 located on the engines 1 and 11, which are connected to the inclinometric system (not shown in the drawing), due to which the work of the deflector is monitored on the surface.

Управление осуществляется также инклинометрической системой по командам с Земли. The control is also carried out by the inclinometric system according to commands from the Earth.

Таким образом, данное предложение осуществляет управление углом перекоса осей ВЗД и КНБК в заданной плоскости. Thus, this proposal provides control of the skew angle of the axes of the VZD and BHA in a given plane.

Claims

A controllable deflector motor comprising skew angle mechanisms and deflector angle changes and a downhole inclinometric system, characterized in that it is provided with a cylindrical sleeve with a hole whose axis is at an angle relative to the axis of the cylindrical sleeve, while the skew angle mechanism contains a first engine with an angle sensor skew, gearbox and screw pair, while the first engine is connected to the cylindrical sleeve through its gearbox and screw pair, the growling ball assembly is located in the hole of the latter a screw downhole motor support, wherein the mechanism changes the angle of the whipstock includes a serially coupled second motor with encoder and gear unit, which is directly connected to a cylindrical sleeve, with its rotation.