RU2630329C1 - Стабилизатор с регулируемой прямой лопастью - Google Patents

Abstract

Группа изобретений относится к узлам стабилизатора для применения при бурении стволов нефтяных и газовых скважин. Технический результат – обеспечивает возможность приспосабливаться к скважинам различных размеров, регулировать положение каждой лопасти независимо от других лопастей. Стабилизатор по одному из вариантов содержит корпус с продольной осью, причем корпус содержит продолговатую полость, сформированную в наружной поверхности корпуса, продолговатую лопасть стабилизатора с дорожкой, сформированной вдоль внутренней поверхности лопасти, скользящий блок, продолговатый вал и узел направляющей. При этом скользящий блок содержит верхнюю часть, нижнюю часть и сквозное резьбовое отверстие, образованное в блоке вдоль оси сквозного отверстия. Продолговатый вал содержит первый конец и второй конец и наружную поверхность, по меньшей мере на части которой выполнена резьба между первым концом и вторым концом, причем резьбовая поверхность вала зацепляется со сквозным резьбовым отверстием скользящего блока. Узел направляющей содержит первую дорожку и первый следящий элемент, который прикрепляет с возможностью скольжения нижнюю часть скользящего блока к корпусу, и вторую дорожку и второй следящий элемент, который прикрепляет с возможностью скольжения верхнюю часть скользящего блока к съемной лопасти. 2 н. и 18 з.п. ф-лы, 12 ил.

Description

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Настоящее изобретение в целом относится к узлам стабилизаторов для применения при бурении стволов нефтяных и газовых скважин. В частности, настоящее изобретение относится к регулируемым стабилизаторам для управления направлением бурения стволов скважин.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Установка стабилизаторов вдоль бурильной колонны для ее механической стабилизации широко применяется в технике бурения нефтяных и газовых скважин. В частности, стабилизаторы применяются для поддержания предпочтительного интервала между осью бурильной колонны и стенкой ствола скважины. Таким образом, стабилизаторы могут предотвращать прихват под действием перепада давлений, особенно при их расположении в бурильной колонне рядом с буровым долотом. Кроме того, стабилизаторы могут применять для увеличения жесткости конструкции бурильной колонны, в частности, когда она является частью компоновки нижней части бурильной колонны (BHA).

Стабилизаторы также могут применять для управления направлением бурения ствола скважины либо за счет строгого поддержания траектории бурового долота, либо за счет отклонения курса бурового долота.

Как правило, стабилизаторы содержат продолговатые продольные лопасти, выступающие из корпуса стабилизатора. Лопасти имеют прямую или спиральную ориентацию и сформированы как часть корпуса. Такие стабилизаторы часто называют стабилизаторами с «неподвижными лопастями». Стабилизаторы с неподвижными лопастями имеют заданный диаметр и, следовательно, их применяют только для поддержания заданного смещения оси бурильной колонны со стороны ствола скважины.

При сборке бурильной колонны стабилизатор с неподвижными лопастями, имеющий заданный диаметр, вставляют между секциями бурильной трубы или утяжеленной бурильной трубы и колонну спускают в ствол скважины. Стабилизатор поддерживает заданный интервал бурильной колонны по отношению к стенке ствола скважины (расстояние смещения). В случаях, когда нужно изменить расстояние смещения, стабилизатор с неподвижными лопастями необходимо извлекать из ствола скважины, при этом бурильную колонну разбирают и вставляют в нее стабилизатор, имеющий предпочтительный диаметр.

Стабилизатор другого типа представляет собой стабилизатор с регулируемыми лопастями. Стабилизаторы с регулируемыми лопастями чаще всего применяют в составе компоновки бурильной колонны для наклонного бурения, они содержат лопасти стабилизатора, установленные с возможностью перемещения радиально наружу с помощью приводного механизма, такого как поршень, приводимый в движение буровым раствором, когда стабилизатор находится в требуемом месте скважины. При развертывании бурильной колонны лопасти стабилизатора находятся в сложенном положении для минимизации диаметра стабилизатора. Обычно приводной механизм приводится в действие гидравлическим течением в буровой колонне, которое обуславливает радиальное выдвижение лопастей стабилизатора. Обычно стабилизаторы убираются, когда гидравлическое течение прерывается или когда давление падает ниже заданного уровня.

Краткое описание чертежей

Фиг. 1 иллюстрирует стабилизатор с регулируемыми прямыми лопастями, соответствующими некоторым вариантам осуществления.

Фиг. 2 иллюстрирует корпус стабилизатора по Фиг. 1.

Фиг. 3a и 3b иллюстрируют лопасть стабилизатора с регулируемыми прямыми лопастями, соответствующую некоторым вариантам осуществления.

Фиг. 4 иллюстрирует скользящий блок стабилизатора с регулируемыми прямыми лопастями, соответствующий некоторым вариантам осуществления.

Фиг. 5 иллюстрирует резьбовую шпильку стабилизатора с регулируемыми прямыми лопастями, соответствующую некоторым вариантам осуществления.

Фиг. 6 иллюстрирует стопорное кольцо стабилизатора с регулируемыми прямыми лопастями, соответствующее некоторым вариантам осуществления.

Фиг. 7 иллюстрирует скользящие блоки, зацепленные с дорожками лопасти стабилизатора.

Фиг. 8 иллюстрирует скользящие блоки, зацепленные с дорожками корпуса.

Фиг. 9 иллюстрирует скользящие блоки, установленные в положение сборки с лопастью стабилизатора.

Фиг. 10 иллюстрирует конец резьбовой шпильки, зацепленной с верхним концом корпуса.

Фиг. 11 иллюстрирует конец резьбовой шпильки, зацепленной с нижним концом корпуса.

Осуществление изобретения

В данном раскрытии номера позиций и/или буквенные обозначения могут повторяться в различных примерах. Эти повторения применены в целях упрощения и повышения ясности описания и сами по себе не указывают на взаимосвязь между различными обсуждаемыми вариантами осуществления и/или конфигурациями. Кроме того, термины пространственного расположения, такие как «под», «ниже», «нижний», «выше», «верхний», «выше по стволу скважины», «ниже по стволу скважины», «расположенный выше по течению», «расположенный ниже по течению» и т. п., могут быть применены в данном документе для удобства описания взаимного расположения одного элемента или признака по отношению к другому элементу (другим элементам) или признаку (другим признакам), как это показано на фигурах. Термины пространственного расположения также охватывают различные ориентации устройства во время его применения или эксплуатации в дополнение к ориентации, изображенной на фигурах. Например, если устройство изображено на фигурах в перевернутом положении, элементы, описанные как находящиеся «под» другими элементами или признаками, или «ниже» них, в таком случае будут находиться «выше» других элементов или признаков. Таким образом, приведенный в качестве примера термин «ниже» может охватывать обе ориентации: выше и ниже. Устройство может быть ориентировано иначе (повернуто на 90 градусов или установлено в другие положения), а применяемые в данном документе характеристики пространственного расположения также могут быть интерпретированы соответствующим образом.

На Фиг. 1 показан стабилизатор 10 с регулируемыми прямыми лопастями. Стабилизатор 10 обычно содержит корпус 12, установленный вдоль оси 14. Корпус 12 имеет одну, а предпочтительно множество продолговатых лопастей 16 стабилизатора, расположенных по периметру корпуса 12. Предпочтительно лопасти 16 расположены равномерно по периметру корпуса 12. Каждая лопасть 16 установлена с возможностью радиального выдвижения и убирания в результате приведения в движение резьбовой шпильки 18.

Фиг. 2 более подробно иллюстрирует корпус 12. Обычно корпус 12 имеет первый скважинный/нижний конец 20 и второй верхний конец 22 со сквозным отверстием 24, проходящим между концами 20, 22. Каждый конец 20, 22 может иметь резьбу, созданную с применением способа, хорошо известного в данной области техники, для закрепления стабилизатора 12 в колонне труб (не показана).

Для каждой лопасти 16 (см. Фиг. 1) в корпусе 12 имеется продолговатая полость 26, сформированная на наружной поверхности 28 корпуса 12. Каждая полость 26 расположена параллельно оси 14. Полость 26 определена противостоящими боковыми стенками 30 и противостоящими торцевыми стенками 32. С каждой полостью 26 связана первая дорожка 34. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления первая дорожка 34 сформирована внутри полости 26, расположенной между боковыми стенками 30 и проходит от одной торцевой стенки 32 к другой торцевой стенке 32. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления дорожка 34 предпочтительно по существу параллельна продолговатой оси 14 корпуса 12.

В соответствии с некоторыми вариантами осуществления дорожка 34 может быть сформирована расположенными на расстоянии друг от друга пазами 36 (также см. Фиг. 8, 10 и 11). Пазы 36 могут быть соответствующим образом сформированы в полости 26. Например, пазы 36 могут быть сформированы в выступе 37, сформированном на основании противостоящих боковых стенок 30. В соответствии с этим вариантом осуществления дорожка 34 отличается тем, что содержит первую часть 34а, примыкающую к первому концу полости 26, и вторую часть 34b, примыкающую ко второму верхнему концу полости 26, и содержит проем 38, созданный в дорожке 34 между первой и второй частями 34a, 34b.

Каждая торцевая стенка 32 выполняет функцию стопора, расположенного вдоль каждой части 34a , 34b дорожки, примыкающей к соответствующему концу полости 26. Кроме того, в каждой торцевой стенке 32 образована прорезь 38. Предпочтительно каждая прорезь 38 имеет U-образную форму. Согласно Фиг. 10 и 11, а также Фиг. 2, одна из прорезей 38а образована по меньшей мере одной, а предпочтительно множеством плоских поверхностей 40, в то время как другая прорезь 38b содержит ребро 42, выступающее вовнутрь прорези 38b.

Как показано на Фиг. 1 и 2, корпус 12 может также содержать вырез 44, сформированный в боковой стенке 30 и проходящий через нее от внутренней части полости 26 к наружной поверхности 28 корпуса 12.

На Фиг. 3a и 3b лопасть 16 показана с большей детализацией. Предпочтительно, лопасть 16 вытянута в целом по форме полости 26 корпуса 12 (см. Фиг. 1). Лопасть 16 сформирована вдоль оси 41 и отличается тем, что содержит первый скважинный/нижний конец 42, второй верхний конец 44, наружную поверхность 46 и внутреннюю поверхность 48. Наружная поверхность 46 выполнена с возможностью соприкосновения со стенкой ствола скважины (не показана). С каждой лопастью 16 связана вторая дорожка 50. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления вторая дорожка 50 сформирована на внутренней поверхности 48 и проходит от одного конца 42 до другого конца 44 лопасти 16.

В соответствии с некоторыми вариантами осуществления дорожка 50 может быть сформирована расположенными на расстоянии друг от друга пазами 52 (также см. Фиг. 6). Пазы 52 могут быть соответствующим образом сформированы в лопасти 16. Например, пазы 52 могут быть сформированы в противостоящих боковых стенках 53 лопасти 16. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления пазы 52 имеют U-образную форму в поперечном сечении, таким образом, образуя канал для течения. В соответствии с этим вариантом осуществления дорожка 50 отличается тем, что содержит первую часть 50а, примыкающую к первому концу 42 лопасти 16, и вторую часть 50b, примыкающую ко второму концу 44 лопасти 16, и содержит проем 54, созданный в дорожке 50 между первой и второй частями 50a, 50b.

В соответствии с некоторыми вариантами осуществления дорожка 50 предпочтительно наклонена относительно продолговатой оси 41 лопасти 16 (и корпуса 12, когда лопасть 16 прикреплена к нему).

В соответствии с некоторыми вариантами осуществления первая часть 50a наклонена между проемом 54 и первым концом 42 лопасти 16, а вторая часть 50b наклонена между проемом 54 и вторым концом 44 лопасти 16 таким образом, что расстояние между каждой из частей 50а, 50b дорожки и осью 41 лопасти 16, вдоль которой сформирована внутренняя поверхность 48, постепенно увеличивается вдоль длины части 50а, 50b дорожки от проема 54 до соответствующих концов 42, 44 лопасти 16.

Следует иметь в виду, что дорожка 34 корпуса 12 (см. Фиг. 2) и дорожка 50 корпуса 16 (см. Фиг. 3a и 3b) совместно взаимодействуют, поскольку одна дорожка наклонена относительно другой дорожки. Хотя в соответствии с некоторыми вариантами осуществления дорожка 34 корпуса 12 по существу параллельна оси 14 при том, что дорожка 50 лопасти 16 наклонена, предполагается также и противоположное расположение, при котором дорожка 34 наклонена, а дорожка 50 расположена параллельно.

Торцевая стенка 56 выполняет функцию стопора, расположенного вдоль каждой части 50a , 50b дорожки, примыкающей к соответствующему концу 42, 44 лопасти 16.

На Фиг. 4 показан скользящий блок 60 стабилизатора 10. Скользящий блок 60 имеет верхнюю часть 62 и нижнюю часть 64 и сквозное резьбовое отверстие 66, созданное вдоль оси 68, проходящей через блок 60.

В соответствии с некоторыми вариантами осуществления блок 60 содержит первый упорный элемент 70, примыкающий к верхней части 62, и второй упорный элемент 72, примыкающий к нижней части 64. Как будет объяснено далее, первый упорный элемент 70 обычно выполнен с возможностью зацепления со скольжением с дорожкой 50 лопасти 16, в то время как второй упорный элемент 72 обычно выполнен с возможностью зацепления со скольжением с дорожкой 34 корпуса 12. Вместе дорожка (например, дорожка 50 или дорожка 34) и упорный элемент выполняют функцию узла направляющей, в котором упорный элемент входит в зацепление с дорожкой таким образом, что перемещение упорного элемента по отношению к дорожке ограничено скользящим перемещением вдоль дорожки. В соответствии с другими вариантами осуществления дорожка может быть сформирована на блоке, а упорный элемент может быть частью соответствующего компонента, т.е. корпуса или лопасти. Другими словами, дорожка может быть сформирована на корпусе стабилизатора или подвижная лопасть с упорным элементом сформирована на скользящем блоке, или наоборот. Следует понимать, что «дорожка» и «упорный элемент», описанные в настоящем документе, могут иметь любое расположение, при котором создается механическое соединение со скольжением, посредством которого перемещение упорного элемента ограничивается перемещением вдоль дорожки. Кроме того, следует понимать, что хотя дорожка описана как сформированная на некоторых компонентах, в то время как упорный элемент описан как сформированный на других компонентах, выполнение дорожки и упорного элемента на различных компонентах может быть реверсировано, если создается механическое соединение со скольжением. В качестве примеров, не предполагающих ограничения, дорожка может представлять собой рельс, входящий в зацепление со скольжением по отверстию, образованному в компоненте, например, упорном элементе, или дорожка может представлять собой прорезь, входящую в зацепление со скольжением с фланцем.

Предпочтительно, чтобы упорный элемент, который входит в зацепление с наклонной дорожкой, был аналогичным образом сформирован под углом или с наклоном. Таким образом, упорный элемент 70 по Фиг. 4 может содержать наклонную поверхность 70’ (для зацепления с наклонной дорожкой 50 лопасти 16, показанной на Фиг. 3b). Как показано на фигуре, упорный элемент 70, и, в частности, поверхность 70' формируют вдоль плоскости, имеющей угол или наклон θ по отношению к оси 68 блока 60. Упорный элемент 72 обычно формируют вдоль плоскости, которая параллельна оси 68.

В соответствии с вариантом по Фиг. 4 первый и второй упорные элементы 70, 72 представляют собой фланцы, выступающие из скользящего блока 60.

Согласно Фиг. 7 и 8, а также Фиг. 4, стабилизатор 10 может содержать два скользящих блока 60, а именно скользящий блок 60a и скользящий блок 60b. В соответствии с этими вариантами осуществления скользящий блок 60a содержит сквозное отверстие 66a с левосторонними резьбами, а скользящий блок 60b содержит сквозное отверстие 66b с правосторонними резьбами. Следует принять во внимание, с учетом нижеприведенного описания, что два скользящих блока обеспечивают дополнительную прочность лопастей 16.

На Фиг. 5 представлен детальный вид резьбовой шпильки 18. Резьбовая шпилька 18 имеет первый конец 76 и второй конец 78 и имеет наружную поверхность 80 с резьбой 82, по меньшей мере частично сформированной на ней между первым концом 76 и вторым концом 78. Резьбы 82 выполнены с возможностью зацепления со сквозным резьбовым отверстием 66 блока 60.

В соответствии с вариантами осуществления стабилизатора 10, который содержит скользящий блок 60a со сквозным отверстием 66а, содержащим левостороннюю резьбу, и скользящий блок 60b со сквозным отверстием 66b, содержащим правостороннюю резьбу, резьбовая поверхность 80 шпильки 18 может содержать первую резьбовую часть 82а, расположенную рядом с первым концом 76 шпильки 18, и вторую резьбовую часть 82b, расположенную рядом со вторым концом 78 шпильки 18, причем одна часть резьб является правосторонней, а другая часть резьб является левосторонней для обеспечения возможности резьбового соединения блока 60 с соответствующей частью резьбовой поверхности.

Как показано на Фиг. 5 и 11, шпилька 18 также может содержать радиальную выемку 84, сформированную на наружной поверхности 80 возле одного из концов шпильки 18. Кроме того, как показано на Фиг. 5 и 10, наружная поверхность 80 шпильки 18 может содержать часть 86, которая является многоугольной в поперечном сечении. На Фиг. 10 часть 86 показана восьмиугольной в поперечном сечении.

Как показано на Фиг. 5, шпилька 18 также может содержать поясок 88, сформированный между правосторонней и левосторонней частями 82a, 82b резьбовой поверхности.

Фиг. 6 иллюстрирует дополнительный стопорный механизм 90, который может быть включен в некоторые варианты осуществления стабилизатора 10. Стопорный механизм 90 сформирован из кольцевого основания 92, устанавливаемого вокруг оси 94. По меньшей мере один, а предпочтительно множество пальцев 96 расположено по периметру кольцевого основания 92. Каждый палец 96 смещен вовнутрь от периметра к оси 94 стопорного механизма 90. Предпочтительно пальцы 96 имеют некоторую гибкость относительно основания 92 с тем, чтобы они могли зацепляться со шпилькой 18 и прижиматься к ней (не показано), находясь в рабочем положении на шпильке. Для этого каждый палец 96 может иметь плоскую кромку на дальнем конце для усиления зацепления. Стопорный механизм 90 также может содержать плечо 98, проходящее от кольцевого основания 92 в сторону от пальцев 96 в направлении, противоположном направлению пальцев 96. Язычок 100 проходит радиально наружу от дальнего конца плеча 98.

Стопорный механизм 90 применяют для предотвращения поворота шпильки 18, когда на стабилизаторе 10 установлено радиальное положение лопастей 16. Следует понимать, что вышеприведенное описание представляет собой всего лишь один из вариантов осуществления стопорного механизма для выполнения задачи закрепления шпильки 18 с целью предотвращения поворота, когда будет установлено положение лопастей 16. Однако возможно применение и других стопорных механизмов. Например, шпилька 18 вместо многоугольной формы на конце 78 может иметь резьбу, а болт с квадратной головкой может быть навинчен на конец 78, причем этот болт может иметь наружный периметр, выполненный с возможностью зацепления с внутренним периметром прорези 38a, имеющим такую же форму.

Фиг. 7 и 8 иллюстрируют зацепление скользящих блоков 60a, 60b с лопастью 16 и корпусом 12, соответственно. В частности, упорные элементы 70 блоков 60а, 60b со скольжением зацепляются с пазами 52 первой части 50а дорожки и второй части 50b дорожки, соответственно. Соответственно, перемещение блока 60а ограничено скольжением по лопасти 16, вдоль первой части 50а дорожки, а перемещение блока 60b ограничено скольжением вдоль второй части 50b дорожки. Подобным образом, упорные элементы 72 блоков 60а, 60b со скольжением зацепляются с пазами 36 первой части 34а дорожки и второй части 34b дорожки, соответственно. Соответственно, перемещение блока 60а ограничено скольжением по корпусу 12, вдоль первой части 34а дорожки, а перемещение блока 60b ограничено скольжением вдоль второй части 34b дорожки. Проем 54 лопасти 16 и проем 38 корпуса 12 позволяют упорным элементам блоков 60а, 60b зацепляться с соответствующим им частями дорожки. Это лучше всего видно на Фиг. 9, где блоки 60a, 60b расположены на соответствующих им резьбовых частях 82а, 82b шпильки 18 таким образом, что они примыкают друг к другу на пояске 88. В таком положении упорные элементы 70 блоков 60а, 60b могут быть расположены в проеме 54 таким образом, что упорные элементы 70 выравниваются по отношению к соответствующим им частям 50a, 50b дорожки. Поворот шпильки 18 приведет к перемещению блоков 60a, 60b друг от друга из-за их соответствующих резьб, в результате чего каждый упорный элемент 70 зацепляется с пазом 52 соответствующей ему части 50а, 50b дорожки. Упорные элементы 72 аналогичным образом одновременно позиционируют в окне 38 корпуса 12 таким образом, что поворот шпильки 18 также обуславливает зацепление каждого упорного элемента 72 с пазами 36 соответствующих частей 34a, 34b дорожки. Кроме того, когда упорные элементы 72 располагаются таким образом в окне 38, первый конец 76 шпильки 18 входит в зацепление с прорезью 38b таким образом, что ребро 42 устанавливается в выемку 84 для ограничения перемещения шпильки 18 в осевом направлении по отношению к корпусу 12. Аналогичным образом, второй конец 78 шпильки 18 выступает через прорезь 38b, позволяя шпильке 18 зацепляться и поворачиваться, пока не будет достигнуто требуемое радиальное положение лопасти 16.

В результате зацепления упорных элементов 70, 72 блоков 60а, 60b, как описано выше, с соответствующими им дорожками 34, 50 корпуса 12 и лопасти 16 лопасть 16, таким образом, зацепляется с корпусом 12 и прикрепляется к нему. Продолжение поворота шпильки 18 приводит к раздвиганию блоков 60a, 60b. При раздвигании блоков 60а, 60b, наклон дорожки 50 обуславливает перемещение лопасти 16 радиально внутрь относительно корпуса 12, пока не будет достигнуто требуемое положение лопасти 16. Таким образом, лопасть 16 находится в максимально развернутом положении в радиальном направлении, когда блоки 60a, 60b находятся ближе всего к проему 54, и лопасть 16 находится в максимально убранном положении в радиальном направлении, когда блоки 60a, 60b находятся ближе всего к стопору 56.

Как только будет достигнуто требуемое положение лопасти 16, стопорный механизм 90 может быть установлен на второй конец 78 для предотвращения дальнейшего поворачивания шпильки 18. Пальцы 96 зацепляются с плоскими частями поверхности 80 шпильки 18, как показано на Фиг. 10. Кроме того, кольцевое основание 92 устанавливается в прорезь 38b таким образом, чтобы предотвратить поворачивание кольцевого основания 92 относительно корпуса 12. Аналогичным образом, плечо 98 проходит в направлении полости 26 таким образом, что язычок 100 может зацепляться со стенкой 32, тем самым предотвращая осевое наружное перемещение стопорного механизма 90 относительно шпильки 18.

Описанный в данном документе стабилизатор с регулируемыми прямыми лопастями позволяет применять один стабилизатор с прямыми лопастями в стволах скважин различного размера с регулировкой под негабаритные размеры. Это устраняет необходимость в наличии набора различных стабилизаторов для скважин различных размеров и для скважин негабаритных размеров. На практике регулировку положения лопасти производят на поверхности перед началом бурения скважины. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления поскольку два скользящих блока и два конца шпильки имеют противоположные резьбы, поворот шпильки приводит к перемещению блоков в противоположных направлениях. Другими словами, в зависимости от поворота шпильки по часовой стрелке или против часовой стрелки скользящие блоки перемещаются по направлению друг к другу или друг от друга. Наклон дорожки подвижной лопасти на обоих концах в сочетании с углом упорного элемента скользящего блока способствует смещению лопасти наружу, когда скользящие блоки движутся навстречу друг другу. Таким образом, различные диаметры лопасти могут быть получены лишь за счет поворота шпильки.

Эта система подвергается воздействию бурового раствора, который течет обратно на поверхность. Этот буровой раствор может попасть в корпус стабилизатора через U-образные прорези на нем, в месте опирания шпильки. Проблема захватывания воздуха в стабилизатор из-за проникновения бурового раствора решается созданием вырезов в стенках корпуса стабилизатора, позволяющим воздуху выходить через них. Кроме того, проникающий буровой раствор также выводят с помощью разнесенных друг от друга пазов в основании лопасти стабилизатора, которые образуют U-образную дорожку. При этом буровой раствор перемещается вдоль и мимо лопасти через U-образную прорезь, образованную дорожкой на нижней части лопасти. Изобретение позволяет приспосабливаться к скважинам различных размеров без необходимости поддержания наличия большого набора стабилизаторов различных размеров. Кроме того, система позволяет регулировать положение каждой лопасти независимо от других лопастей, за счет чего может быть достигнуто требуемое конкретное положение бурильной колонны в стволе скважины. Так, например, лопасти на одной части стабилизатора могут быть выдвинуты или убраны в большей степени, чем лопасти на другой части.

Таким образом, был описан стабилизатор для применения в бурильной колонне. Стабилизатор в соответствии с предложенными вариантами осуществления может обычно содержать корпус, отличающийся тем, что он имеет продольную ось, причем корпус содержит продолговатую полость, сформированную в наружной поверхности корпуса с дорожкой, сформированной вдоль полости; продолговатую лопасть стабилизатора, содержащую первый конец, второй конец, наружную поверхность и внутреннюю поверхность с дорожкой, сформированной вдоль внутренней поверхности; скользящий блок, содержащий первый упорный элемент, выполненный с возможностью зацепления со скольжением с дорожкой лопасти стабилизатора, второй упорный элемент выполненный с возможностью зацепления со скольжением с дорожкой корпуса и сквозное резьбовое отверстие, образованное в блоке вдоль оси сквозного отверстия; и продолговатый вал, содержащий первый конец и второй конец и содержащий наружную поверхность, на которой по меньшей мере частично имеется резьба между первым концом и вторым концом, причем резьбовая поверхность вала зацепляется со сквозным резьбовым отверстием блока. Стабилизатор в соответствии с другими предложенными вариантами осуществления может обычно содержать корпус, отличающийся тем, что он имеет продольную ось, причем корпус содержит продолговатую полость, сформированную в наружной поверхности корпуса; продолговатую лопасть стабилизатора, содержащую первый конец, второй конец, наружную поверхность и внутреннюю поверхность с дорожкой, сформированной вдоль внутренней поверхности; скользящий блок, имеющий верхнюю часть, нижнюю часть и сквозное резьбовое отверстие, образованное в блоке вдоль оси сквозного отверстия; продолговатый вал, имеющий первый конец и второй конец и содержащий наружную поверхность, на которой по меньшей мере частично имеется резьба между первым концом и вторым концом, причем резьбовая поверхность вала зацепляется со сквозным резьбовым отверстием скользящего блока; и узел направляющей, причем узел направляющей содержит первую дорожку и первый упорный элемент, который прикрепляет с возможностью скольжения нижнюю часть скользящего блока к корпусу, и вторую дорожку и второй упорный элемент, который прикрепляет с возможностью скольжения верхнюю часть скользящего блока к съемной лопасти. В любом из вышеизложенных вариантов осуществления стабилизатор может содержать любой из следующих элементов, отдельно или в сочетании с другими элементами:

дорожки, наклоненные относительно продольной оси корпуса;

дорожку корпуса, по существу параллельную продольной оси корпуса, и дорожку лопасти, наклоненную по отношению к продольной оси корпуса;

каждая дорожка содержит множество расположенных на расстоянии друг от друга пазов;

дорожка лопасти содержит первую часть, примыкающую к первому концу лопасти, и вторую часть, примыкающую ко второму концу лопасти, и содержит проем, созданный в дорожке между первой и второй частями;

первая часть дорожки лопасти наклонена между проемом и первым концом, а вторая часть дорожки лопасти наклонена между проемом и вторым концом, причем расстояние между каждой из частей дорожки и внутренней поверхностью постепенно увеличивается вдоль длины части дорожки от проема до соответствующих концов лопасти;

поясок, образующий стопор, расположенный вдоль каждой части дорожки, примыкающей к соответствующему концу лопасти;

первый скользящий блок и второй скользящий блок, причем каждый скользящий блок содержит резьбовое отверстие, образованное в нем, причем резьбовое отверстие первого скользящего блока содержит левосторонние резьбы, а резьбовое отверстие второго скользящего блока содержит правосторонние резьбы;

первый упорный элемент сформирован вдоль плоскости, которая образует угол с осью сквозного отверстия, а второй упорный элемент сформирован вдоль плоскости, которая параллельна оси сквозного отверстия;

первый и второй упорные элементы представляют собой фланцы, выступающие из скользящего блока;

резьбовая поверхность продолговатого вала содержит первую резьбовую часть, расположенную рядом с первым концом вала, и вторую резьбовую часть, расположенную рядом со вторым концом вала, причем одна часть резьб является правосторонней, а другая часть резьб является левосторонней;

радиальная выемка сформирована на наружной поверхности продолговатого вала возле одного из концов вала;

наружная поверхность продолговатого вала вблизи одного из концов является многоугольной в поперечном сечении;

поясок, сформированный между правосторонней и левосторонней частями резьбовой поверхности;

от 2 до 6 лопастей равномерно располагают по периметру корпуса стабилизатора;

корпус содержит внутреннее сквозное отверстие, сформированное в нем в осевом направлении;

корпус содержит верхний резьбовой конец и нижний резьбовой конец, причем резьбовые концы выполнены с возможностью зацепления с резьбами бурильной колонны;

дорожка корпуса содержит первую часть, примыкающую к первому концу полости, и вторую часть, примыкающую ко второму концу полости, и содержит проем, созданный в дорожке между первой и второй частями;

корпус дополнительно содержит поясок, образующий стопор, расположенный вдоль каждой части дорожки, примыкающей к соответствующему концу полости;

корпус дополнительно содержит прорези, сформированные на каждом конце полости;

эти прорези представляют собой прорези U-образной формы;

корпус дополнительно содержит ребро, выступающее вовнутрь прорези на одном из концов корпуса;

эта прорезь на одном из концов корпуса образована по меньшей мере одной плоской поверхностью;

полость определена продолговатыми противостоящими стенками, сформированными в корпусе;

корпус дополнительно содержит вырез, определяемый по меньшей мере одной стенкой, причем вырез проходит через стенку к наружной поверхности корпуса;

стопорный механизм, установленный на конце удлиненного вала, стопорная шайба, состоящая из кольца, установленного вокруг оси, причем кольцо содержит по меньшей мере 3 пальца, расположенных по периметру кольца, причем каждый палец расположен под углом к периметру в направлении оси кольца, причем стопорная шайба дополнительно содержит плечо, проходящее от кольца в сторону от пальцев, в направлении, противоположном направлению на пальцы, причем плечо содержит язычок, проходящий радиально наружу; и

каждый палец стопорного механизма имеет плоский дальний конец.

Кроме того, стабилизатор в соответствии с предложенными вариантами осуществления может обычно содержать корпус, отличающийся тем, что он имеет продольную ось, причем корпус содержит продолговатую полость, сформированную в наружной поверхности корпуса; продолговатую лопасть стабилизатора, содержащую первый конец, второй конец, наружную поверхность и внутреннюю поверхность с дорожкой, сформированной вдоль внутренней поверхности; скользящий блок, имеющий верхнюю часть, нижнюю часть и сквозное резьбовое отверстие, образованное в блоке вдоль оси сквозного отверстия; продолговатый вал, имеющий первый конец и второй конец и содержащий наружную поверхность, на которой по меньшей мере частично имеется резьба между первым концом и вторым концом, причем резьбовая поверхность вала зацепляется со сквозным резьбовым отверстием скользящего блока; и узел направляющей, причем узел направляющей содержит первую дорожку и первый упорный элемент, который прикрепляет с возможностью скольжения нижнюю часть скользящего блока к корпусу, и вторую дорожку и второй упорный элемент, который прикрепляет с возможностью скольжения верхнюю часть скользящего блока к съемной лопасти. В любом из вышеизложенных вариантов осуществления стабилизатор может содержать любой из следующих элементов, отдельно или в сочетании с другими элементами:

первая дорожка расположена внутри продолговатой полости корпуса, а первый упорный элемент проходит от смежной нижней части скользящего блока;

вторая дорожка расположена вблизи внутренней поверхности лопасти, а второй упорный элемент проходит от смежной верхней части скользящего блока; и

каждая дорожка содержит множество расположенных на расстоянии друг от друга пазов, а каждый упорный элемент содержит два фланца, проходящих от скользящего блока и выполненных с возможностью зацепления с соответствующими пазами дорожек;

Хотя вышеприведенное описание содержит конкретные варианты осуществления изобретения, для специалистов в данной области техники будут очевидны различные модификации. Предполагается, что все варианты, находящиеся в пределах объема и сущности прилагаемой формулы изобретения, охватываются вышеприведенным раскрытием.

Claims (29)

1. Стабилизатор для применения в бурильной колонне, содержащий:

корпус с продольной осью, причем корпус содержит продолговатую полость, сформированную в наружной поверхности корпуса с дорожкой, сформированной вдоль полости;

продолговатую лопасть стабилизатора, содержащую первый конец, второй конец, наружную поверхность и внутреннюю поверхность с дорожкой, сформированной вдоль внутренней поверхности;

скользящий блок, содержащий первый следящий элемент, выполненный с возможностью зацепления со скольжением с дорожкой лопасти стабилизатора, второй следящий элемент, выполненный с возможностью зацепления со скольжением с дорожкой корпуса, и сквозное резьбовое отверстие, образованное в блоке вдоль оси сквозного отверстия; и

продолговатый вал, содержащий первый конец и второй конец и содержащий наружную поверхность, на которой по меньшей мере частично имеется резьба между первым концом и вторым концом, причем резьбовая поверхность вала зацепляется со сквозным резьбовым отверстием блока.

2. Стабилизатор по п. 1, в котором одна из дорожек наклонена относительно продольной оси корпуса.

3. Стабилизатор по п. 2, в котором дорожка корпуса по существу параллельна продольной оси корпуса, а дорожка лопасти наклонена по отношению к оси продольного корпуса.

4. Стабилизатор по любому из пп. 1-3, в котором каждая дорожка содержит множество расположенных на расстоянии друг от друга пазов.

5. Стабилизатор по любому из пп. 1-3, в котором дорожка лопасти содержит первую часть, примыкающую к первому концу лопасти, и вторую часть, примыкающую ко второму концу лопасти, и содержит проем, созданный в дорожке между первой и второй частями; причем первая часть дорожки лопасти наклонена между проемом и первым концом, а вторая часть дорожки лопасти наклонена между проемом и вторым концом, причем расстояние между каждой из частей дорожки и внутренней поверхностью постепенно увеличивается вдоль длины части дорожки от проема до соответствующих концов лопасти.

6. Стабилизатор по любому из пп. 1-3, содержащий первый скользящий блок и второй скользящий блок, причем каждый скользящий блок содержит резьбовое отверстие, образованное в нем, причем резьбовое отверстие первого скользящего блока содержит левостороннюю резьбу, а резьбовое отверстие второго скользящего блока содержит правостороннюю резьбу.

7. Стабилизатор по любому из пп. 1-3, в котором первый следящий элемент сформирован вдоль плоскости, которая образует угол с осью сквозного отверстия, а второй следящий элемент сформирован вдоль плоскости, которая параллельна оси сквозного отверстия; причем первый и второй следящие элементы представляют собой фланцы, выступающие из скользящего блока.

8. Стабилизатор по п. 1, в котором резьбовая поверхность продолговатого вала содержит первую резьбовую часть, расположенную рядом с первым концом вала, и вторую резьбовую часть, расположенную рядом со вторым концом вала, причем одна часть резьбы является правосторонней, а другая часть резьбы является левосторонней.

9. Стабилизатор по п. 8, в котором наружная поверхность продолговатого вала вблизи одного из концов является многоугольной в поперечном сечении.

10. Стабилизатор по п. 1, в котором корпус содержит внутреннее сквозное отверстие, сформированное в нем в осевом направлении.

11. Стабилизатор по п. 1, в котором корпус содержит верхний резьбовой конец и нижний резьбовой конец, причем резьбовые концы выполнены с возможностью зацепления с резьбой бурильной колонны.

12. Стабилизатор по п. 1, в котором дорожка корпуса содержит первую часть, примыкающую к первому концу полости, и вторую часть, примыкающую ко второму концу полости, и содержит проем, образованный в дорожке между первой и второй частями.

13. Стабилизатор по п. 1, в котором полость образована продолговатыми противостоящими стенками, сформированными в корпусе.

14. Стабилизатор по п. 13, в котором корпус дополнительно содержит вырез, определяемый по меньшей мере одной стенкой, причем вырез проходит через стенку к наружной поверхности корпуса.

15. Стабилизатор по п. 1, дополнительно содержащий стопорный механизм, установленный на конце удлиненного вала, стопорную шайбу, состоящую из кольца, установленного вокруг оси, причем кольцо содержит по меньшей мере 3 пальца, расположенных по периметру кольца, причем каждый палец расположен под углом к периметру в направлении оси кольца, причем стопорная шайба дополнительно содержит плечо, проходящее от кольца в сторону от пальцев, в направлении, противоположном направлению на пальцы, причем плечо содержит язычок, проходящий радиально наружу.

16. Стабилизатор по п. 15, в котором каждый палец имеет плоский дальний конец.

17. Стабилизатор для применения в бурильной колонне, содержащий:

корпус с продольной осью, причем корпус содержит продолговатую полость, сформированную в наружной поверхности корпуса;

продолговатую лопасть стабилизатора, содержащую первый конец, второй конец, наружную поверхность и внутреннюю поверхность с дорожкой, сформированной вдоль внутренней поверхности;

скользящий блок, содержащий верхнюю часть, нижнюю часть и сквозное резьбовое отверстие, образованное в блоке вдоль оси сквозного отверстия;

продолговатый вал, содержащий первый конец и второй конец и содержащий наружную поверхность, по меньшей мере на части которой выполнена резьба между первым концом и вторым концом, причем резьбовая поверхность вала зацепляется со сквозным резьбовым отверстием скользящего блока; и

узел направляющей, который содержит первую дорожку и первый следящий элемент, который прикрепляет с возможностью скольжения нижнюю часть скользящего блока к корпусу, и вторую дорожку и второй следящий элемент, который прикрепляет с возможностью скольжения верхнюю часть скользящего блока к съемной лопасти.

18. Стабилизатор по п. 17, в котором первая дорожка расположена внутри продолговатой полости корпуса, а первый следящий элемент проходит от смежной нижней части скользящего блока.

19. Стабилизатор по п. 17, в котором вторая дорожка расположена вблизи внутренней поверхности лопасти, а второй следящий элемент проходит от смежной верхней части скользящего блока.

20. Стабилизатор по п. 17, в котором каждая дорожка содержит множество расположенных на расстоянии друг от друга пазов, а каждый упорный элемент содержит два фланца, проходящих от скользящего блока и выполненных с возможностью зацепления с соответствующими пазами дорожек.

Images