RU2289670C1 - Извлекаемый отклонитель - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к буровой технике и может быть использовано для прорезания окон в обсадной колонне с использованием клина-отклонителя, закрепленного на стенке обсадной трубы. Задачей изобретения является оптимизация взаимосвязи элементов в устройстве, повышение ремонтопригодности, фиксирующей способности элементов и надежности работы устройства в целом. Технический результат достигается тем, что корпус камеры выполнен с внутренней стороны переменного сечения: верхняя поверхность выполнена цилиндрической, а нижняя - конусной. Корпус камеры закреплен в отклоняющей части корпуса клина-отклонителя болтами с возможностью продольного перемещения корпуса клина относительно корпуса камеры и жестко соединен срезными болтами. В корпусе камеры размещен гидравлический распределитель, корпус которого с внешней стороны имеет переменное сечение, в соответствии с переменным сечением внутренней поверхности корпуса камеры в участке их контакта. В корпусе камеры корпус гидравлического распределителя закреплен на резьбе. Корпус гидравлического распределителя имеет центральное сквозное отверстие, П-образную полость в нижней части, полости, выполненные в горизонтальной плоскости и симметрично относительно друг друга, корпуса входного и выходного клапанов, закрепленные в этих полостях, клапаны содержат подпружиненный шарик, шарик входного клапана упирается в торцевую поверхность штуцера, расположенного в корпусе клапана с выходом из корпусов камеры и клина-отклонителя. Гибкий шланг размещен на лицевой поверхности корпуса клина-отклонителя в отклоняющей части его и соединен с подводящей металлической трубкой штуцерами. Подводящая жидкость металлическая трубка уложена в продольном пазу, выполненном с тыльной стороны на поверхности корпуса клина-отклонителя, и соединена со штуцером входного клапана. Подпружиненный шарик выходного клапана упирается в коническую полость, выполненную на внутренней поверхности корпуса клина-отклонителя в распорной его части. Вдоль корпуса в теле гидравлического распределителя выполнены каналы с выходом на торцевую поверхность и входом в корпус входного и выходного клапанов. Под конической же полостью в теле корпуса клина-отклонителя выполнен зазор. Поршень выполнен литым и Т-образной формы. Поршень установлен и закреплен уплотнителями в корпусе камеры и в центральном сквозном отверстии корпуса гидравлического распределителя с возможностью перемещения. Нижняя торцевая часть поршня жестко соединена с кронштейном в П-образной полости корпуса гидравлического распределителя и шарнирно соединена с вертикальным рычагом, имеющим удвоенную ширину по сравнению с ведущим рычагом. Зажимной элемент выполнен в виде плашки с зубьями на лицевой поверхности и продольным пазом в теле с тыльной стороны. В плашке выполнены отверстия, в которых непосредственно закреплены ведущий и ведомый рычаги шарнирами. 6 ил.

Description

Изобретение относится к буровой технике. Оно может быть использовано для прорезания окон в обсадной колонне с использованием клина-отклонителя.

Известен клиновой отклонитель [1] для бурения скважин и прорезания окон в обсадной колонне. Он содержит отклоняющий клин, спускной клин, соединенные винтами, плашки с плашкодержателями, буферы, фиксаторы, пружины, патрубок и трубы. Для прохождения промывочной жидкости и цементного раствора служит канал. Клиновой отклонитель использует гидравлику. Жидкость подают через канал в клине-отклонителе.

Известное устройство является неизвлекаемым из скважины после его установки и соответственно является одноразовым. Закрепление отклонителя производится после установки на забой вначале фиксаторами, которые закрепляются на произвольной глубине, западая в углубление между торцами труб обсадной колонны первого попавшегося на пути муфтового соединения. Затем плашками отклонитель закрепляют окончательно на стенках обсадной трубы. Затем прокачивается жидкость через клин-отклонитель и опору. Затем окончательная фиксация отклонителя осуществляется, закачивая цементный раствор через канал в клине и опоре и заполняя им и трубы и сам отклонитель. Устройство усложнено системой фиксации, которая ненадежна в момент первоначального закрепления, т.к. не гарантирует точность установки, возможно незапланированное преждевременное срезание винтов, скрепляющих буфер и плашкодержатель, что может привести к сбою работы фиксаторов на заданной глубине в скважине и срыву процесса установления и закрепления устройства в скважине и осуществления процесса бурения.

Известен извлекаемый отклонитель для направленного бурения скважин [2], состоящий из наконечника, колонковой трубы, шарнира, отклоняющего устройства, состоящего из переходника, который в нижней части соединен с шарниром, а в верхней - с бурильной колонной. На переходнике срезным элементом закреплена муфта, по наклонной поверхности которой скользит клин. Муфта и клин соприкасаются в соединении с ограничителем, которое допускает продольное перемещение клина. Клин и переходник в транспортном положении связаны клапаном-стопором, который одновременно перекрывает осевое отверстие в переходнике. Плечики перекрывают продольные отверстия, предусмотренные для обратного потока, в теле муфты.

Устройство не рассчитано конструктивно на прорезание окон в обсадной колонне, т.к. оно предназначено для бурения скважин для отбора керна или сплошным забоем.

Наиболее близким по существенным признакам и положительному эффекту к заявляемому изобретению является устройство для прорезания «окна» в НКТ [3].

Известный извлекаемый отклонитель состоит из корпуса клина-отклонителя, содержащего верхнюю отклоняющую и нижнюю распорную части, соединенного с режущим инструментом в верхней части клина-отклонителя. Через режущий инструмент проходит гибкий высокого давления шланг. Отклоняющая часть клина-отклонителя имеет лицевую поверхность, выполненную наклонно. Вверху клина-отклонителя имеется ловильное гнездо для заведения в него крюка при извлечении из скважины клина-отклонителя и для проводки шланга внутрь клина. В распорной части клина-отклонителя имеется неразъемная камера, в которой имеется подпружиненный поршень. Поршень имеет форму цилиндра. Поршень полый. В нем закреплен на резьбе гибкий шланг и вставлен входной клапан с шариком. Корпус клина-отклонителя с корпусом поршня уплотнены уплотнителями. Нижний торец входного клапана выполнен с раструбом, в который заведен и закреплен на корпусе приводной стержень. Приводной стержень имеет на верхнем торце сплошную втулку в форме усеченного конуса с выемкой-седлом для шарика. Приводной стержень размещен вертикально в камере, а нижняя часть выходит из камеры в полость, где размещен рычажный механизм с фиксирующим элементом в виде стержня. Приводной стержень соединен с вертикальным рычагом шарнирно. Вертикальный рычаг закреплен на ведущем рычаге тоже шарнирно. В корпусе клина шарнирно закреплены ведущий и параллельно ему - ведомый рычаги. В пазах с одной внутренней стороны корпуса клина закреплены ведущий и ведомый рычаги, а с другой - противоположной стороны в корпусе клина-отклонителя имеется продольный паз, в котором размещен стержень - зажимной элемент рычажного механизма. Зажимной элемент имеет паз, продольный на тыльной стороне, в котором имеются проушины для закрепления ведущего и ведомого рычага другими концами в зажимном элементе и также шарнирно. Вдоль тыльной стороны клина-отклонителя имеется паз, в котором размещен стержень, выполняющий роль срезного элемента. Он закреплен на срезном клапане, размещенном в корпусе клина-отклонителя под поршнем, вблизи донной части камеры. Срезной стержень имеет утолщение в верхнем торце, а в отверстии для крюка имеется дополнительно паз для заведения срезного стержня крюком в него при извлечении клина-отклонителя из скважины.

Недостатками устройства являются:

- конструкция и связь ее с поршнем необоснованно усложнены;

- ненадежно как само закрепление срезного стержня вверху и внизу, так и место его размещения, т.к. срезной стержень, как и корпус клина-отклонителя, во время установки и работы режущего инструмента подвергается деформации (вибрация и изгибающие усилия корпуса клина-отклонителя). В результате возможен несвоевременный разрыв срезного клапана и сброс давления жидкости в камере и, как следствие, раскрепление клина, что приведет к срыву процесса бурения. А если это произойдет в момент зарезки, то и к сбросу клина-отклонителя в скважину. Режущий инструмент при этом должен собой перекрыть доступ к последующей операции по прорезанию окна в обсадной колонне и бурению самой скважины;

- неразъемность корпуса клина-отклонителя усложняет работы по закреплению многоэлементной системы и ремонтопригодность его;

- усложнена система передачи усилий с поршня к рычажной системе и сама рычажная система, т.к. поршень соединен с приводным стержнем, приводной стержень имеет элемент (седло), а другой конец стержня закреплен с вертикальным рычагом, вертикальный рычаг соединен с ведущим рычагом в месте, где ведущий рычаг испытывает при перемещении и закреплении наибольшие усилия изгиба, что может привести к изгибу его и, соответственно, непопаданию фиксирующего элемента в паз в корпусе клина-отклонителя и невыполнению его функции - фиксированию корпуса на стенках обсадной колонны;

- зажимной элемент выполнен в форме полого стержня, а ведущий и ведомый рычаги соединены шарнирно в полости (пазу продольном) через проушины. В связи с этим имеет место неустойчивость положения рычагов в корпусе и некачественное закрепление зажимного элемента на стенках обсадной колонны и возможен проворот клина, его отклонение, тем более, что корпус клина-отклонителя устанавливается и закрепляется в скважине с опорой на стенках трубы и под углом к оси скважины;

- проводка гибкого шланга в корпус камеры через корпус клина-отклонителя усложняет работы по изготовлению устройства и усложняет процесс подъема поршня под действием избыточного давления жидкости в камере, т.к. шлангу некуда сократиться и поэтому в шланге жидкость после перекрытия шариком внутренней полости в поршне создает усилия противодействия усилиям в камере, что может замедлить движение поршня или создать затруднения в его продвижении, это приведет к несвоевременному выдвижению зажимного элемента из полости корпуса отклонителя;

- выходной клапан одноразовый;

- существует опасность несвоевременного сброса давления жидкости и проворота корпуса клина-отклонителя после его установки и срезания шланга в момент движения режущего инструмента по наклонной поверхности клина из-за негерметичного перекрытия раструба в поршне элементом-седлом.

Технической задачей изобретения является оптимизация взаимосвязи элементов в устройстве, повышение ремонтопригодности, фиксирующей способности элементов и надежности работы устройства в целом.

Технический результат достигается тем, что извлекаемый отклонитель, включающий режущий инструмент с гибким шлангом высокого давления, корпус клина-отклонителя, состоящий из отклоняющей и распорной частей, имеющий в отклоняющей части наклонную лицевую поверхность, ловильное гнездо вверху для крюка, в распорной части имеющий корпус камеры с подпружиненным поршнем в ней, имеющий срезной элемент, входной и выходной клапаны, рычажный механизм, содержащий вертикальный, ведущий, ведомый рычаги и зажимной элемент, который размещен в продольном пазу в корпусе клина-отклонителя в его распорной части на тыльной стороне с возможностью перемещения в продольном и поперечном направлении относительно движения поршня, элементы рычажной системы соединены между собой и в пазах корпуса шарнирно, согласно изобретению корпус камеры выполнен с внутренней стороны с переменным сечением: верхняя часть поверхности выполнена цилиндрической формы, а нижняя - конусной, корпус камеры закреплен в отклоняющей части корпуса клина-отклонителя болтами с возможностью продольного перемещения корпуса клина относительно корпуса камеры и жестко-срезными болтами, в корпусе камеры размещен гидравлический распределитель, имеющий переменное сечение с внешней стороны: верхняя часть поверхности выполнена конусной, а нижняя - цилиндрической, в корпусе камеры гидравлический распределитель закреплен на резьбе. Корпус гидравлического распределителя имеет центральное сквозное отверстие, П-образную полость в нижней части, полости в горизонтальной плоскости, выполненные симметрично относительно друг друга, в которых закреплены корпуса входного и выходного клапанов. Входной и выходной клапаны содержат подпружиненный шарик, подпружиненный шарик входного клапана упирается в торцевую поверхность штуцера, расположенного в пазу корпуса клина-отклонителя. К штуцеру подсоединена подводящая жидкость трубка, размещенная в продольном пазу с тыльной стороны на поверхности отклоняющей и распорной частей клина-отклонителя, гибкий шланг, выходящий из режущего инструмента и проходящий по лицевой поверхности в отклоняющей части клина-отклонителя и подводящая жидкость металлическая трубка закреплены на штуцерах, которые в свою очередь закреплены резьбой в сквозном отверстии, выполненном в горизонтальной плоскости в теле отклоняющей части клина-отклонителя, подпружиненный шарик выходного клапана упирается в коническую полость, выполненную на внутренней поверхности корпуса клина-отклонителя в распорной части его. В теле гидравлического распределителя выполнены вдоль корпуса каналы с выходом на торцевую поверхность корпуса и входом в корпуса входного и выходного клапанов. Под конической полостью в теле корпуса клина-отклонителя выполнен зазор, поршень выполнен литым, Т-образной формы и установлен и уплотнен в корпусе камеры своей верхней - горизонтальной составляющей, средняя часть поршня закреплена и уплотнена в центральном отверстии гидравлического распределителя с возможностью перемещения вдоль оси, а нижняя часть поршня соединена жестко с кронштейном в П-образной полости гидравлического распределителя, кронштейн шарнирно соединен с вертикальным рычагом. В качестве зажимного элемента используют плашку, на лицевой поверхности которой имеются зубья, а в теле плашки с тыльной стороны выполнен продольный паз и отверстия под шарниры. Вертикальный рычаг имеет 2в, где в - ширина ведущего рычага.

Сопоставительный анализ заявляемого изобретения с прототипом показывает, что заявленный отклонитель существенно отличается как формообразовательной компоновкой элементов, так и связью их между собой, а также функциональными возможностями устройства. Подача жидкости к входному клапану реализуется за счет наличия гибкого шланга при выходе из режущего инструмента по верхней отклоняющей части клина-отклонителя и за счет наличия подводящей металлической трубки, соединенных между собой штуцерами, что упрощает технологию сборки, изготовления и работу гидравлики в устройстве по сравнению с прототипом. В прототипе используют гибкий шланг, который вводят в тело корпуса клина-отклонителя и поршня и соединяют резьбой с внутренней поверхностью поршня. В предлагаемом устройстве подводящая трубка позволяет упростить размещение ее на поверхности корпуса в пазу без закрепления и увеличивает надежность эксплуатации устройства, его извлечение и ремонтопригодность. Выполнение корпусов клина-отклонителя, камеры и гидравлического распределителя разборными и с конусными внутренней и внешней поверхностями в корпусе камеры и гидравлического распределителя соответственно позволяют повысить виброустойчивость устройства, упростить сборку элементов, обеспечить надежность их взаимосвязи в процессе эксплуатации при соединении их на резьбе, усилить ремонтопригодность. В прототипе элементы устройства и корпус неразъемны, что усложняет сборку и разборку отклонителя. Наличие гидравлического распределителя как отдельного узла в устройстве, где имеются входной и выходной клапаны и каналы для подачи и оттока жидкости в камеру под поршнем и из нее, обеспечивает надежность в эксплуатации, сохраняет в целостности выходной клапан при извлечении устройства, упрощает подвод жидкости через штуцер с внешней стороны устройства и гарантирует надежность сохранения высокого давления в камере. В прототипе поршень-клапан конструктивно ненадежен поддерживать высокое давление в камере из-за наличия противотока жидкости в полости клапана и невозможности шарика при этом перекрыть входное отверстие. Выполнение сквозного отверстия над поршнем в корпусах клина-отклонителя и камеры в заявленном изобретении позволяет надежней и проще, чем в прототипе, перекрыть в камере жидкость и сохранить давление постоянным при движении поршня вверх, т.к. при размещении поршня выше отверстия жидкость из камеры начинает дозировано вытекать, при этом подпружиненный шарик во входном клапане перекрывает отверстие в штуцере. Поршень после этого слегка опускается и перекрывает сквозное отверстие.

По сравнению с прототипом выходной клапан выполнен с подпружиненным шариком, который упирается в конусную полость на внутренней поверхности корпуса, что позволяет при извлечении отклонителя из скважины сохранить клапан в целости. Выход жидкости из камеры обеспечивают внутренний продольный канал, клапан и зазор в корпусе клина-отклонителя, позволяющие надежно регулировать сброс жидкости из камеры. Наличие предложенного вертикального рычага, имеющего удвоенную ширину (2в), по сравнению с ведущим рычагом, а также его соединение с поршнем через кронштейн позволяет улучшить напряженно-деформированное состояние рычажной системы, т.к. оптимизируется нагрузка на рычаги, не позволяя ведущему рычагу деформироваться в период максимальной нагрузки, усиливается прижим плашки к стенке обсадной трубы и внедрение зубьев в нее за счет надежной установки поршня в гидравлическом распределителе, перемещения вертикального рычага вверх и установки его в полости гидравлического распределителя и корпусе клина-отклонителя под углом с фиксацией нижней торцевой части выступом в корпусе над продольным пазом, выполненным для перемещения плашки. Выполнение зажимного элемента в форме плашки, которая на шарнирах закреплена на ведомом и ведущем рычагах, дает гарантию прочного сцепления зубьев плашки со стенкой обсадной трубы, т.к. закреплена на шарнирах непосредственно в отверстиях в теле плашки с рычагами, а не в проушинах (как в прототипе), которые могут изогнуться, оторваться, что приведет к прекращению процесса установки отклонителя, несвоевременному извлечению из скважины и восстановлению устройства. В прототипе в качестве зажимного элемента используют стержень, поэтому корпус клина-отклонителя в нижней части выполнен усеченным. Но сочетание цилиндрической и конусной части клина в этом случае имеет ограничение в применении. Такое сочетание возможно, если стенки обсадной трубы одинакового сечения по всей длине установки отклонителя или диаметр стенки значительно больше, чем диаметр цилиндрической части корпуса клина-отклонителя. Иначе не возможно воспользоваться конусной частью корпуса для усиления прижима к стенке обсадной трубы. В заявленном изобретении прочность прижима зажимного элемента-плашки и ее внедрение в стенку обсадной трубы гарантируется независимо от диаметра обсадной трубы и перепадов сечения по ее длине за счет всего комплекса действий, осуществляемых отклонителем: литой поршень перемещается по виброустойчивой направляющей в центральном отверстии гидравлического распределителя, который в свою очередь прочно соединен с корпусом камеры, а корпус камеры - с корпусом клина-отклонителя, что позволяет им вместе выдержать большие нагрузки и вибрацию; поршень соединен с усиленным вдвое в поперечнике вертикальным рычагом, что позволяет выдержать значительно большие нагрузки при установке и эксплуатации отклонителя, чем вертикальный стержень прототипа; цилиндрическая поверхность клина-отклонителя с поршнем гарантируют устойчивость распорной части как опоры при закреплении отклонителя на стенке обсадной трубы.

Заявленное изобретение «промышленно применимо». Оно проверено на работоспособность как на модели, так и в виде промышленного образца в ООО «БИТТЕХНИКА». Подтверждена цель изобретения. Рекомендовано к внедрению. Изобретение соответствует критериям «новизна» и «существенные отличия», следовательно, и критерию «изобретательский уровень».

Сравнение заявляемого изобретения с другими техническими решениями в данной области техники выявило, что известно устройство [4], где используют рычажный шарнирный механизм, гидравлику, поршень, подпружиненные элементы. Рычажный механизм и остальные элементы устройства заклинивают корпус опоры и делают ее неизвлекаемой. Взаимодействие элементов системы рассчитано на работу керноприемника, оно не может быть использовано с клином-отклонителем конструктивно и, следовательно, не может реализоваться как отклонитель для прорезания окон в стенке обсадной трубы или бурения скважины после прорезания окна.

Известное устройство [5] для зарезания второго ствола обсаженной буровой скважины имеет зажимной механизм, содержащий распорные плашки и рычажную систему. Но устройство ненадежно в работе и неизвлекаемо. В связи с имеющимися сложностями правильного закрепления механическим способом якоря он не обеспечивает выполнение технической задачи предлагаемого изобретения.

На фиг.1 схематически показано устройство в транспортном положении, в разрезе;

на фиг.2 показано сечение А-А на фиг.1, на фиг.3 - сечение Б-Б на фиг.1, на фиг.4 показано устройство в момент закрепления клина-отклонителя на стенках обсадной трубы; на фиг.5 показан зажимной элемент, выполненный в виде плашки; на фиг.6 - устройство в момент извлечения из скважины.

Устройство состоит из корпуса клина-отклонителя и режущего инструмента, закрепленного в верхней части клина (фиг.1). Корпус клина-отклонителя состоит из отклоняющей 1 и распорной частей 2, соединенных между собой резьбой. Отклоняющая часть корпуса клина-отклонителя 1 имеет наклонную лицевую поверхность 3. Распорная часть 2 корпуса выполнена в виде полого цилиндра. В распорной части корпуса 2 клина-отклонителя с зазором 4 под торцевой нижней поверхностью отклоняющей части 1 на боковых стенках закреплен болтами 5 и срезными болтами 6 (фиг.3) корпус камеры 7, выполненной с внутренней стороны с переменным сечением: верхнее 8 сечение - цилиндрическое, а нижнее 9 - коническое (фиг.3). В корпусе камеры 7 закреплен резьбой 10 гидравлический распределитель, содержащий корпус 11 с внешней конусной и цилиндрической поверхностями, соответственно сечениям внутренней поверхности корпуса камеры 7, входной 12 и выходной 13 клапаны (фиг.1 и 2). В корпусе гидравлического распределителя 11 выполнены центральное сквозное отверстие 14, горизонтальные полости 15 и 18, каналы 16, выполненные вдоль корпуса с выходом одного конца на торцевую поверхность корпуса гидравлического распределителя, а другого - в полость 15 (фиг.2). Полость 15 входного клапана 12 имеет выход в полость 17, выполненную в распорной части корпуса 2 клина-отклонителя. Полость 18 выходного клапана 13 имеет выход в полость конической формы 19, выполненную на внутренней поверхности распорной части 2 корпуса клина-отклонителя. В корпусе входного 12 и выходного 13 клапанов размещены подпружиненные шарики 20. Подпружиненный шарик 20 выходного 13 клапана упирается в коническую поверхность 19, а шарик входного клапана упирается в торцевую поверхность штуцера 21, выполненную в форме седла. Штуцер 21 соединен с подводящей воду металлической трубкой 22, размещенной в продольном пазу 23 (фиг.1, 4, 6), который выполнен вдоль тыльной поверхности клина-отклонителя. Вверху в отклоняющей части 1 корпуса клина-отклонителя закреплен на лицевой стороне болтом 24 режущий инструмент 25, из которого спущен гибкий шланг 26 по наклонной поверхности 3. Гибкий шланг 26 и подводящая воду металлическая трубка 22 закреплены в ниппеле 27 и штуцерах 28. В верхней отклоняющей части 1 клина-отклонителя имеется ловильное гнездо 29 для заведения крюка 30 при извлечении отклонителя из скважины. В корпусе камеры 7 имеется подпружиненный 31 литой поршень 32 Т-образной формы, горизонтальная составляющая поршня размещена в корпусе камеры с уплотнением 33. Вертикальная составляющая литого поршня 32 установлена и уплотнена в центральном сквозном отверстии 14 корпуса гидравлического распределителя (фиг.2). Нижняя вертикальная часть поршня соединена с вертикальным рычагом 34 через кронштейн 35 шарниром 36. В нижней цилиндрической части тела корпуса гидравлического распределителя выполнена П-образная полость 37. Ведущий рычаг 38 в месте утолщения соединен шарниром с вертикальным рычагом 34. С одного конца ведущий 38 и ведомый 39 рычаги закреплены в пазах 40 корпуса 2 клина-отклонителя, а с другого - с зажимным элементом - плашкой 42 (фиг.5), имеющей продольный паз 43 в теле с тыльной стороны и сквозные отверстия 44 для закрепления в них на шарнирах рычагов ведущего и ведомых 38 и 39, а на лицевой поверхности - зубья 45. В теле корпуса 2 клина-отклонителя и корпуса камеры 7 соосно выполнены сквозные отверстия 48 и 49 над поршнем для дозированного сброса давления жидкости в камере. Под конической полостью в теле корпуса 2 клина-отклонителя имеется зазор 50.

Основные элементы устройства корпуса клина-отклонителя и камеры выполнены из стали 40Х. Зажимной элемент - плашка выполнен из стали У7 (ГОСТ 1435-90). Срезной элемент выполнен из стали, выбранной исходя из усилий среза. Пазы и наклонная поверхность клина-отклонителя выполнены фрезерованием.

Устройство работает следующим образом.

Устройство в собранном виде на колонне бурильных труб опускают в скважину до заданной глубины и ориентируют его одним из известных способов. По гибкому шлангу 26, выходящему из режущего инструмента 25, подается жидкость под высоким давлением через ниппель 27 и штуцеры 28 в подводящую металлическую трубку 22, гибкий шланг 26 соединен с ниппелем 27 со стороны лицевой наклонной поверхности отклоняющей части 1 корпуса клина-отклонителя, подводящая трубка 22 уложена в пазу продольном 23 и закреплена в штуцерах 28 на тыльной стороне корпуса клина-отклонителя. Жидкость попадает в корпус гидравлического распределителя 10 через штуцер 21 и корпус входного клапана 12. При этом подпружиненный шарик 20 под действием давления жидкости выходит из седла на торцевой поверхности штуцера, находящегося в исходном состоянии в контакте с шариком. Жидкость проходит по каналу 16 и поступает в корпус камеры 7 под верхней частью поршня 32. Литой поршень 32 под давлением жидкости поднимается вверх, пружина 31 сжимается. Рычажная система элементов приходит в движение. Вертикальная часть Т-образного литого поршня 32 проходит через центральное сквозное отверстие 14 в корпусе гидравлического распределителя 11, подтягивает за собой вертикальный рычаг 34, соединенный с поршнем через кронштейн 35 шарниром 36. Вертикальный рычаг перемещает ведущий рычаг 38. Ведущий рычаг приводит в движение плашку 42 и ведомый рычаг 39. Плашка 42 перемещается по продольному пазу 41, выполненному в корпусе клина-отклонителя в распорной части 2 его, до упора. Затем плашка выдвигается из паза 41 и корпуса 2, внедряется зубьями 45 в стенку обсадной трубы 51. Вертикальный рычаг 34 за счет своей удвоенной ширины по сравнению с шириной ведущего рычага, смещаясь вместе поршнем вверх в П-образной полости 37 корпуса гидравлического распределителя, устанавливается над продольным пазом 41 с фиксацией своего положения, не позволяющей рычагам ведущему и ведомому 38 и 39 и плашке совершать незапланированные движения (фиг.4). При этом горизонтальная часть Т-образного поршня 32 оказывается над сквозным отверстием 48 и 49, выполненным в теле корпусов клина-отклонителя и камеры. Давление жидкости падает в камере дозировано, т.к. с изменением давления подпружиненный шарик 20 входного клапана 12 начинает возвращаться в исходное положение и упирается в седло в штуцере 21, тем самым перекрывая подачу жидкости по подводящей металлической трубке 22 в штуцер 21 и корпус камеры 7. Одновременно поршень перекрывает сквозное отверстие 48 и 49 за счет сброса давления в камере. Отклонитель прочно и надежно закрепляется таким образом на стенках обсадной трубы 51. Режущий инструмент 25 начинает работать, перемещаясь по наклонной лицевой поверхности 3 клина-отклонителя, гибкий шланг 26 срезается при этом. После окончания прорезания окна в стенке обсадной трубы и бурения скважины в ловильное гнездо 29, выполненное в верхней отклоняющей 1 части корпуса клина-отклонителя, заводят крюк 30. К крюку 30, а соответственно и к корпусу 1, 2 клина-отклонителя, прилагается усилие, рассчитанное на срезание болтов 6. После этого корпус клина-отклонителя смещается на расстояние, предусмотренное пазом под болт 5. Подпружиненный шарик 20 выходного клапана 13 выходит из конической полости 19 и прижимает пружину внутренней поверхностью клина-отклонителя в его распорной части 2. По продольному каналу 16 через корпус выходного канала 13, через зазор 50 из корпуса камеры выходит жидкость. Давление в корпусе камеры 7 падает. Литой поршень 32 перемещается вниз. Вертикальные рычаги 34, 38 и 39 занимают исходное первоначальное положение и освобождают зажимной элемент - плашку 42 от контакта со стенкой обсадной трубы, заведя ее внутрь и вдоль продольного паза 41 в исходное положение. Отклонитель освобождается и извлекается из скважины (фиг.6).

Предлагаемое изобретение имеет следующие преимущества по сравнению с прототипом:

1. Ремонтопригодность значительно улучшилась в связи с наличием разъемных соединений корпусов и в корпусах (клина, камеры, гидравлического распределителя), а также выведения системы подвода жидкости к камере на внешнюю поверхность отклонителя и сочетания гибкого материала (в шланге высокого давления) и металла (в подводящей трубке), используемых для подвода жидкости к штуцеру входного клапана.

2. Извлечение отклонителя не сопровождается разрушением элементов устройства.

3. Наличие срезного элемента в виде болта не приводит к разрушению выходного клапана, как в прототипе, и гарантирует своевременное раскрепление плашки от стенки обсадной трубы.

4. Повышается надежность работы устройства из-за оптимизации взаимосвязи узлов и элементов в этих узлах и замены стержня на плашку, когда гидравлика и рычажная система взаимосвязи значительно улучшают работу плашки по закреплению и удержанию корпуса клина-отклонителя на стенке обсадной трубы без опоры на забой.

5. Оптимальное размещение корпусов камеры и гидравлического распределителя и элементов в них позволяет улучшить распределение нагрузки в системе в целом как в процессе бурения, так и при извлечении, что значительно упрощает использование устройства многократно.

Источники информации

1. А.С. №148768, МКИ Е 21 В 7/08, от 23.01.61 г.(аналог).

2. А.С. №155771, МКИ Е 21 В 7/06, от 14.06.62 г.(аналог).

3. Пат. США №6755248 от 28.03.02 г.(прототип).

4. А.С. №1700184 от 28.11.89 г., МКИ Е 21 В 7/08.

5. А.С. №180540 от 20.07.64 г., МКИ Е 21 В 7/06.

Claims (1)

1. Извлекаемый отклонитель для прорезания «окна» в обсадной трубе или бурения скважин, включающий режущий инструмент с гибким шлангом высокого давления, корпус клина-отклонителя, состоящий из отклоняющей и распорной частей, имеющий в отклоняющей части наклонную лицевую поверхность, ловильное гнездо для крюка, в распорной части имеющий корпус камеры с подпружиненным поршнем в ней, имеющий срезные элементы, входной и выходной клапаны, рычажный механизм, содержащий вертикальный, ведущий, ведомый рычаги и зажимной элемент, который размещен в продольном пазу в корпусе клина-отклонителя в его распорной части на тыльной стороне с возможностью перемещения в продольном и поперечном направлении относительно движения поршня, элементы рычажной системы соединены между собой и в пазах корпуса шарнирно, отличающийся тем, что корпус камеры выполнен с внутренней стороны переменного сечения: верхняя часть поверхности выполнена цилиндрической, а нижняя - конусной, корпус камеры закреплен в отклоняющей части корпуса клина-отклонителя болтами с возможностью продольного перемещения корпуса клина относительно корпуса камеры и жестко соединен срезными болтами, в корпусе камеры размещен гидравлический распределитель, корпус которого с внешней стороны имеет переменное сечение, в соответствии с переменным сечением внутренней поверхности корпуса камеры в участке их контакта, в корпусе камеры корпус гидравлического распределителя закреплен на резьбе, корпус гидравлического распределителя имеет центральное сквозное отверстие, П-образную полость в нижней части, полости, выполненные в горизонтальной плоскости и симметрично относительно друг друга, корпуса входного и выходного клапанов, закрепленные в этих полостях, клапаны содержат подпружиненный шарик, шарик входного клапана упирается в торцевую поверхность штуцера, расположенного в корпусе клапана с выходом из корпуса клина-отклонителя, гибкий шланг размещен на лицевой поверхности корпуса клина-отклонителя в отклоняющей части его и соединен с подводящей металлической трубкой штуцерами, подводящая жидкость металлическая трубка уложена в продольном пазу, выполненном с тыльной стороны на поверхности корпуса клина-отклонителя, и соединена с штуцером входного клапана, подпружиненный шарик выходного клапана упирается в коническую поверхность, выполненную на внутренней поверхности корпуса клина-отклонителя в распорной части его, вдоль корпуса в теле гидравлического распределителя выполнены каналы с выходом на торцевую поверхность и входом в корпус входного и выходного клапанов, под конической же полостью в теле корпуса клина-отклонителя имеется зазор, поршень выполнен литым и Т-образной формы, поршень установлен и закреплен уплотнителями в корпусе камеры и в центральном сквозном отверстии корпуса гидравлического распределителя, с возможностью перемещения, нижняя торцевая часть поршня жестко соединена с кронштейном в П-образной полости корпуса гидравлического распределителя и шарнирно соединена с вертикальным рычагом, имеющим удвоенную ширину по сравнению с ведущим рычагом, зажимной элемент выполнен в виде плашки с зубьями на лицевой поверхности и продольным пазом в теле с тыльной стороны, в плашке выполнены отверстия, в которых непосредственно закреплены ведущий и ведомый рычаги шарнирами.

Images