RU2263195C2 - Replaceable support-and-centering member - Google Patents
Replaceable support-and-centering member Download PDFInfo
- Publication number
- RU2263195C2 RU2263195C2 RU2003106123/03A RU2003106123A RU2263195C2 RU 2263195 C2 RU2263195 C2 RU 2263195C2 RU 2003106123/03 A RU2003106123/03 A RU 2003106123/03A RU 2003106123 A RU2003106123 A RU 2003106123A RU 2263195 C2 RU2263195 C2 RU 2263195C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- spindle
- nipple
- connector
- support
- metal hub
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Earth Drilling (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области бурения скважин забойными двигателями.The invention relates to the field of downhole drilling.
Известны различные опорно-центрирующие элементы, которые предназначены для управления зенитным и азимутным углами скважины, а также для стабилизации ствола скважины [1, 3, 4].There are various support-centering elements that are designed to control the anti-aircraft and azimuth angles of the well, as well as to stabilize the wellbore [1, 3, 4].
Известные опорно-центрирующие элементы, как правило, выполняются в виде жесткой конструкции либо на корпусе забойного двигателя, либо в виде самостоятельного элемента, встраиваемого в колонну бурильных труб или конструкцию низа бурильной колонны.Known support-centering elements, as a rule, are made in the form of a rigid structure either on the body of the downhole motor, or in the form of an independent element embedded in the string of drill pipes or the construction of the bottom of the drill string.
К недостаткам известных устройств следует отнести то, что для их смены необходимо тратить очень много времени и иметь на буровой комплект необходимого оборудования. Например, при наборе или снижении зенитного угла используется шпиндель с эксцентричной накладкой, а для стабилизации угла - шпиндель гладкий или с центрирующим элементом. Причем на буровой должны одновременно находиться несколько шпинделей для выполнения различных технологических операций.The disadvantages of the known devices include the fact that for their change you need to spend a lot of time and have the necessary equipment on the drilling set. For example, when typing or reducing the zenith angle, a spindle with an eccentric pad is used, and to stabilize the angle, a spindle is smooth or with a centering element. Moreover, several spindles must simultaneously be located on the rig to perform various technological operations.
Кроме того, при использовании шпинделей-отклонителей, у которых место переноса осей удалено от долота, отмечается уменьшение эффективности и увеличено влияние колебаний осевой нагрузки на отклоняющую силу, действующую на долото, что не позволяет получать фактический радиус искривления ствола близким к расчетному.In addition, when using deflecting spindles, where the axle transfer point is remote from the bit, there is a decrease in efficiency and the influence of the axial load fluctuations on the deflecting force acting on the bit is increased, which does not allow obtaining the actual bend radius close to the calculated one.
Известен также опорно-центрирующий элемент, выполненный на ниппеле шпинделя, - центратор на резиновом каркасе ЦРК [2].Also known is a support-centering element made on the spindle nipple, a centralizer on the rubber frame of the CRC [2].
Опорно-центрирующий элемент на ниппеле шпинделя включает в себя резинометаллическую опору, расположенную на внутренней поверхности ниппеля, опорно-центрирующий элемент, снабженный жесткими лопастями и одной сменной обрезиненной лопастью, и установленное жестко между корпусом забойного двигателя и ниппелем кольцо, с помощью болтов крепящееся к опорно-центрирующему элементу.The support-centering element on the spindle nipple includes a rubber-metal support located on the inner surface of the nipple, a support-centering element provided with rigid blades and one replaceable rubberized blade, and a ring fixed rigidly between the downhole motor housing and the nipple, which is fastened to the support using bolts -centric element.
К недостаткам известного устройства следует отнести ненадежность конструкции: болтовых соединений, которые в лучшем случае могут выдержать усилие на разрыв и срез в несколько тонн, в то время когда при выполнении спускоподъемных операций величина осевых нагрузок может достигать сотни тонн. Кроме того, наличие фасонного кольца, к которому крепится опорно-центрирующий элемент, перекрывает значительную часть кольцевого пространства скважины. Даже в случае, когда опорно-центрирующий элемент снят с ниппеля шпинделя.The disadvantages of the known device include the unreliability of the structure: bolted joints, which in the best case can withstand tensile and shear forces of several tons, while when performing hoisting operations, the value of axial loads can reach hundreds of tons. In addition, the presence of a shaped ring to which the support-centering element is attached overlaps a significant part of the annular space of the well. Even in the case when the support-centering element is removed from the spindle nipple.
В качестве прототипа выбран опорно-центрирующий элемент, выполненный в виде металлической втулки с лопастями, связанной с ниппелем шпинделя, имеющим на наружной поверхности упорный конус для жесткого соединения с металлической втулкой по ее внутренней поверхности [5].As a prototype, a support-centering element made in the form of a metal sleeve with blades connected with a spindle nipple having a stop cone on the outer surface for rigid connection with the metal sleeve along its inner surface [5] was selected.
К недостаткам известного устройства следует отнести большие линейные размеры, а также наличие подшипников, работающих в среде бурового раствора, и, как следствие, быстрый их износ и выход из строя.The disadvantages of the known device include large linear dimensions, as well as the presence of bearings operating in the drilling fluid environment, and, as a result, their rapid wear and failure.
Целью предлагаемого технического решения является экономия материальных и финансовых средств на содержание шпинделей, предназначенных для выполнения различных технологических операций.The purpose of the proposed technical solution is to save material and financial resources for the maintenance of spindles designed to perform various technological operations.
Указанная цель достигается тем, что опорно-центрирующий элемент, выполненный в виде металлической втулки с лопастями, связанной с ниппелем шпинделя, имеющим на наружной поверхности упорный конус для жесткого соединения с металлической втулкой по ее внутренней поверхности, упорный конус ниппеля шпинделя выполнен со стороны конической резьбы, связывающей корпус шпинделя с ниппелем, при этом ниппель шпинделя имеет шлицы для соединения с металлической втулкой, а с противоположного торца металлическая втулка поджата нажимным конусом, стопорной шайбой и гайкой, причем металлическая втулка выполнена с возможностью установки относительно оси ниппеля шпинделя концентрично или эксцентрично и ее наружная поверхность может иметь различную геометрическую форму и выполняться концентрично, эксцентрично или под углом, эксцентрично и под углом относительно оси ниппеля шпинделя.This goal is achieved in that the support-centering element made in the form of a metal sleeve with blades connected with a spindle nipple having a stop cone on the outer surface for rigid connection with a metal sleeve on its inner surface, the stop cone of the spindle nipple is made from the side of the tapered thread connecting the spindle body with the nipple, while the spindle nipple has slots for connection with a metal sleeve, and from the opposite end the metal sleeve is pressed by a pressure cone, stop an washer and a nut, the metal sleeve being configured to be mounted concentrically or eccentrically with respect to the axis of the spindle nipple and its outer surface may have a different geometric shape and performed concentrically, eccentrically or at an angle, eccentrically and at an angle relative to the axis of the spindle nipple.
Сопоставительный анализ заявляемого устройства с известным позволяет устанавливать ряд отличительных признаков.A comparative analysis of the claimed device with the known allows you to set a number of distinctive features.
Во-первых, упорный конус ниппеля шпинделя выполнен со стороны конической резьбы, связывающей корпус шпинделя с ниппелем, что позволяет без сложных операций осуществлять смену опорно-центрирующих элементов.Firstly, the thrust cone of the spindle nipple is made on the side of the tapered thread connecting the spindle body with the nipple, which allows the change of support-centering elements without complicated operations.
Во-вторых, ниппель шпинделя имеет шлицы для соединения с металлической втулкой, что позволяет передавать большие по величине вращающие моменты со стороны шпинделя на сменные втулки, поскольку в условиях высоких динамических нагрузок только шлицевые соединения, имеющие отказ по конусной поверхности, могут справиться с такой задачей.Secondly, the spindle nipple has slots for connecting to a metal sleeve, which allows you to transfer large magnitudes of the torque from the spindle side to replaceable bushings, since under high dynamic loads only spline joints having a failure on the conical surface can cope with this task .
В-третьих, сменные втулки, относительно оси ниппеля, устанавливаются концентрично, а наружная поверхность сменных втулок может иметь различную геометрическую форму и выполняется концентрично, относительно оси ниппеля, эксцентрично или под углом, либо и эксцентрично и под углом, что способствует получению большого многообразия геометрических форм и способов их установки вблизи породоразрушающего инструмента.Thirdly, the replaceable bushings, relative to the axis of the nipple, are installed concentrically, and the outer surface of the replaceable bushings can have a different geometric shape and is performed concentrically, relative to the axis of the nipple, eccentrically or at an angle, or eccentrically and at an angle, which contributes to a large variety of geometric forms and methods of their installation near the rock cutting tool.
Таким образом, предлагаемое устройство обладает не только новыми элементами, но и новыми связями между элементами.Thus, the proposed device has not only new elements, but also new connections between the elements.
На фиг.1, 2, 2a, 3, 4 представлены схемы различных сменных опорно-центрирующих элементов, выполненных на ниппеле шпинделя.Figure 1, 2, 2a, 3, 4 presents a diagram of various interchangeable support-centering elements made on the nipple of the spindle.
На фиг.1 представлена схема устройства со сменным опорно-центрирующим элементом, наружная поверхность которого может быть установлена концентрично относительно оси ниппеля.Figure 1 presents a diagram of a device with a removable support-centering element, the outer surface of which can be installed concentrically relative to the axis of the nipple.
Устройство состоит из ниппеля шпинделя 1, снабженного упорным конусом и шлицами, сменной втулки 2, нажимного конуса 3, стопорной шайбы 4 и гайки 5.The device consists of a
На фиг.2 и 2a представлены сечения сменных опорно-центрирующих элементов, выполненных концентрично относительно оси ниппеля (2) и с эксцентриситетом (2а) - эксцентричная накладка.Figures 2 and 2a show sections of interchangeable support-centering elements made concentrically with respect to the axis of the nipple (2) and with an eccentricity (2a) - an eccentric plate.
На фиг.3 показан вариант устройства с гладкой втулкой, которая используется при стабилизации зенитного угла, а также для заворота и отворота конической резьбы, по которой происходит соединение корпуса и ниппеля.Figure 3 shows a variant of the device with a smooth sleeve, which is used to stabilize the zenith angle, as well as for turning and turning the tapered thread, through which the body and nipple are connected.
На фиг.4 представлена схема устройства со сменным опроно-центрирующим элементом, наружная поверхность которого выполнена по типу кривого переводника.Figure 4 presents a diagram of a device with a replaceable oprono-centering element, the outer surface of which is made as a curve sub.
Сборка устройства осуществляется следующим образом. В соответствии с требуемой по технологии бурения операцией: набор или снижение зенитного угла или стабилизация прямолинейного участка, на ниппеле 1 шпинделя устанавливается соответствующая сменная втулка 2. Для замены одной втулки на другую необходимо вал шпинделя установить на роторе или захватить в клиновом захвате, отогнуть лапки стопорной шайбы 4 и с помощью ключа отвернуть гайку 5. Сменная втулка 2 по шлицам вместе с нажимным конусом 3 соскальзывает с ниппеля шпинделя 1 и на ее место устанавливается другая сменная втулка 2, которая поджимается нажимным конусом 3, и вся система затягивается стопорной шайбой 4 и гайкой 5.The assembly of the device is as follows. In accordance with the operation required by the drilling technology: to set or reduce the zenith angle or to stabilize the straight section, the corresponding
Для стабилизации угла рекомендуются сменные втулки, выполненные в виде трех-шестилопастных центраторов.To stabilize the angle, replaceable bushings made in the form of three-six-blade centralizers are recommended.
Для набора и снижения зенитного угла целесообразно использовать втулки с различными углами наклона наружной поверхности к оси ниппеля, а также сменные втулки с различной величиной эксцентриситета относительно оси ниппеля (опорных элементов).To set and reduce the zenith angle, it is advisable to use bushings with different angles of inclination of the outer surface to the axis of the nipple, as well as replaceable bushings with different eccentricities relative to the axis of the nipple (supporting elements).
Для очень интенсивного набора и снижения зенитных углов можно использовать сменные втулки, в которых имеются эксцентриситет относительно оси ниппеля, а также наружная поверхность сменной втулки выполнена под углом α, который изменяется в пределах от 0° до 3° 30'.For a very intensive set and reduction of zenith angles, replaceable bushings can be used in which there is an eccentricity with respect to the axis of the nipple, and also the outer surface of the replaceable sleeve is made at an angle α, which varies from 0 ° to 3 ° 30 '.
Для стабилизации азимутального угла целесообразно использовать сменные втулки концентричные или эксцентричные с одной, двумя и более лопастями. Следует указать, что применение сменной втулки с одной лопастью делает систему статически неустойчивой, и при возникновении реактивного момента на корпусе забойного двигателя втулка стремится найти вторую точку опоры. Поэтому для стабилизации азимутального угла лучше использовать сменные втулки с двумя - тремя эксцентричными или концентричными лопастями, что позволит устранить эффект «рысканья» ствола по азимутальному углу, поскольку результирующая сила всегда направлена по правилу параллелограмма сложения сил.To stabilize the azimuthal angle, it is advisable to use concentric or eccentric replaceable bushings with one, two or more blades. It should be noted that the use of a replaceable sleeve with one blade makes the system statically unstable, and when a reactive moment arises on the downhole motor housing, the sleeve seeks to find a second fulcrum. Therefore, to stabilize the azimuthal angle, it is better to use replaceable bushings with two to three eccentric or concentric blades, which will eliminate the effect of “yawing” the barrel along the azimuthal angle, since the resulting force is always directed according to the parallelogram rule of force addition.
Целесообразно обратить внимание, что кроме выполнения своего основного назначения установка втулок на ниппеле шпинделя способствует лучшей работе всего забойного двигателя, поскольку позволяет снизить уровень динамических нагрузок в радиальном направлении.It is advisable to pay attention that in addition to fulfilling its main purpose, the installation of bushings on the spindle nipple contributes to the better operation of the entire downhole motor, since it allows to reduce the level of dynamic loads in the radial direction.
Аналогично предложенному устройству на ниппеле шпинделя можно использовать данное техническое решение в конструкции низа бурильной колонны, например на верхнем переводнике шпинделя, забойного двигателя и т.д.Similarly to the proposed device on the spindle nipple, this technical solution can be used in the construction of the bottom of the drill string, for example, on the upper spindle sub, downhole motor, etc.
Технико-экономические преимущества предлагаемого устройства по сравнению с прототипом заключены в том, что в условиях буровой установки для выполнения различных технологических операций можно использовать только один шпиндель вместо двух или трех. Кроме того, предложенное техническое решение достаточно успешно реализуется при использовании забойного двигателя в габарите 195 мм и долота 215,9 мм, без какого-либо ухудшения гидравлической обстановки в зоне размещения устройства. Использовать известные решения в указанном сочетании просто невозможно по причине перекрытия части кольцевого пространства.The technical and economic advantages of the proposed device compared to the prototype are that in a drilling rig, to perform various technological operations, you can use only one spindle instead of two or three. In addition, the proposed technical solution is quite successfully implemented when using a downhole motor in a dimension of 195 mm and a bit of 215.9 mm, without any deterioration in the hydraulic situation in the area of the device. It is simply impossible to use well-known solutions in the indicated combination due to the overlapping part of the annular space.
Следует указать также, что исполнение сменных опорно-центрирующих элементов заодно с втулкой значительно повышает их надежность и практически исключает возможность выхода из строя самой втулки при эксплуатации по причине разрушения.It should also be noted that the design of interchangeable support-centering elements at the same time with the sleeve significantly increases their reliability and virtually eliminates the possibility of failure of the sleeve itself during operation due to destruction.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ.LIST OF REFERENCES.
1. Иогансен К.В. «Спутник буровика», изд. 3., М., Недра, 1990.1. Johansen K.V. "The Driller's Satellite", ed. 3., M., Nedra, 1990.
2. Труды ВНИИБТ «Временная инструкция по предупреждению искривления скважин», М., 1967.2. Proceedings of VNIIBT "Temporary instructions for the prevention of curvature of wells", M., 1967.
3. РД 39-0148052-514-86 «Инструкция по предупреждению искривления вертикальных скважин», М., 1986.3. RD 39-0148052-514-86 "Instructions for the prevention of curvature of vertical wells", M., 1986.
4. РД 39-2-810-83 «Инструкции по бурению наклонно-направленных скважин», М., 1983.4. RD 39-2-810-83 "Instructions for drilling directional wells", M., 1983.
5. Авт.св. СССР №314874 А, кл. Е 21 В 4/02, 1999 г.5. Auto USSR No. 314874 A, cl. E 21
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2003106123/03A RU2263195C2 (en) | 2003-03-05 | 2003-03-05 | Replaceable support-and-centering member |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2003106123/03A RU2263195C2 (en) | 2003-03-05 | 2003-03-05 | Replaceable support-and-centering member |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2003106123A RU2003106123A (en) | 2004-09-10 |
| RU2263195C2 true RU2263195C2 (en) | 2005-10-27 |
Family
ID=35864392
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2003106123/03A RU2263195C2 (en) | 2003-03-05 | 2003-03-05 | Replaceable support-and-centering member |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2263195C2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109403881A (en) * | 2018-12-26 | 2019-03-01 | 济源微浪石油设备有限公司 | Interchangeable straight wing stabilizer |
-
2003
- 2003-03-05 RU RU2003106123/03A patent/RU2263195C2/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| БЕЛОРУССОВ В.О. Временная инструкция по предупреждению искривления скважин. М.: ВНИИБТ, 1967, с. 10. КАЛИНИН А.Г. Направленное бурение. М.: Недра, 1971, с. 82. * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109403881A (en) * | 2018-12-26 | 2019-03-01 | 济源微浪石油设备有限公司 | Interchangeable straight wing stabilizer |
| CN109403881B (en) * | 2018-12-26 | 2023-12-26 | 济源微浪石油设备有限公司 | Stabilizer with replaceable straight wings |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP3286400B1 (en) | Offset shaft bearing assembly | |
| RU2524593C2 (en) | Rotor bearing group | |
| US7654344B2 (en) | Torque converter for use when drilling with a rotating drill bit | |
| US5697768A (en) | Downhole swivel | |
| CN112610158B (en) | Intelligent vertical drilling system and drilling method | |
| US6629571B1 (en) | Downhole motor assembly | |
| US8770318B2 (en) | Drilling motor with a locking collet sleeve stabilizer | |
| US5042600A (en) | Drill pipe with helical ridge for drilling highly angulated wells | |
| NO176729B (en) | Brönnrömmer | |
| CN111411894A (en) | Reentry cone lowering method based on pipe following drilling process | |
| US20130284459A1 (en) | Bearing apparatus and methods | |
| RU2263195C2 (en) | Replaceable support-and-centering member | |
| CN109268419A (en) | A kind of drilling speed mechanism | |
| RU2586124C2 (en) | Hydraulic downhole motor | |
| RU2179226C2 (en) | Knuckle joint | |
| RU2367761C2 (en) | Hydraulic downhole motor | |
| EP3201418B1 (en) | Drilling tool bearing and drivetrain assembly | |
| CN112681979A (en) | Hydraulic oscillator | |
| JPS6217063B2 (en) | ||
| US5577564A (en) | Rotary fluid converter | |
| CN218716649U (en) | Coiled tubing is with novel well drilling and milling drifting appurtenance | |
| RU2149971C1 (en) | Motor | |
| RU2136834C1 (en) | Whipstock spindle | |
| RU2089719C1 (en) | Mechanism for cleaning pipe cavities from paraffin and other deposits | |
| SU1263800A1 (en) | Centering device for drilling tool |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20050306 |