RU2655325C1 - Power deviation of a control system drilling unit - Google Patents
Power deviation of a control system drilling unit Download PDFInfo
- Publication number
- RU2655325C1 RU2655325C1 RU2017113661A RU2017113661A RU2655325C1 RU 2655325 C1 RU2655325 C1 RU 2655325C1 RU 2017113661 A RU2017113661 A RU 2017113661A RU 2017113661 A RU2017113661 A RU 2017113661A RU 2655325 C1 RU2655325 C1 RU 2655325C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- shaft
- housing
- axis
- drilling
- driven shaft
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH DRILLING; MINING
- E21B—EARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B7/00—Special methods or apparatus for drilling
- E21B7/04—Directional drilling
- E21B7/06—Deflecting the direction of boreholes
Abstract
Description
Изобретение относится к буровой технике и может быть использовано при бурении скважин, а именно наклонно-направленных скважин с протяженным горизонтальным участком.The invention relates to drilling equipment and can be used when drilling wells, namely directional wells with an extended horizontal section.
Известен шарнирный переводник для бурения наклонно-направленных скважин, содержащий корпус и полый вал со сферической опорной пятой, снабженные контактирующими элементами для передачи крутящего момента, например зубьями, сферические подпятники, установленные в корпусе, уплотнительный элемент. Устройство снабжено установленным в корпусе полым штоком с уплотнением, хвостовик которого размещен в полости полого вала, а уплотнительный элемент размещен на хвостовике штока на расстоянии не более 1/4 радиуса уплотняемой поверхности от плоскости, проходящей через центр сферы опорной пяты и перпендикулярной оси полого вала (патент РФ №2192535 от 10.11.2002).Known articulated sub for drilling directional wells, comprising a housing and a hollow shaft with a spherical support heel, equipped with contacting elements for transmitting torque, such as teeth, spherical thrust bearings installed in the housing, a sealing element. The device is equipped with a hollow stem with a seal installed in the housing, the shank of which is placed in the hollow shaft cavity, and the sealing element is placed on the stem shank at a distance of no more than 1/4 of the radius of the sealing surface from the plane passing through the center of the sphere of the supporting heel and perpendicular to the axis of the hollow shaft ( RF patent No. 2192535 dated 10.11.2002).
Недостатком известного шарнирного переводника является низкая точность позиционирования долота, вследствие того, что нет возможности изменять направление бурения долота с поверхности.A disadvantage of the known articulated sub is the low accuracy of the positioning of the bit, due to the fact that there is no way to change the direction of drilling the bit from the surface.
Известен блок отклонения системы наклонно-направленного бурения, содержащий корпус, размещенный в корпусе вал, состоящий из ведущего и ведомого валов, соединенных с помощью шарнира, на ведомом валу установлен радиально-упорный подшипник с возможностью поддержания его коллинеарным с осью корпуса. Блок снабжен исполнительным органом, размещенным в корпусе, включающий механизм перемещения, клин-отклонитель и датчик перемещения. Механизм перемещения содержит насос, регулирующий клапан, поршень и цилиндр. Механизм перемещения установлен с возможностью перемещения клина-отклонителя в обе стороны с обеспечением отклонения вала от оси корпуса (патент РФ №2603148, опубл. 10.04.2016). Данный блок принят за прототип.A known deviation unit of a directional drilling system, comprising a housing, a shaft located in the housing, consisting of drive and driven shafts connected by a hinge, has an angular contact bearing mounted on the driven shaft to support it collinear with the housing axis. The unit is equipped with an executive body located in the housing, including a movement mechanism, a wedge diverter and a displacement sensor. The movement mechanism comprises a pump, a control valve, a piston and a cylinder. The movement mechanism is installed with the ability to move the deflector wedge in both directions with the shaft deflecting from the axis of the housing (RF patent No. 2603148, publ. 04/10/2016). This block is taken as a prototype.
Признаки прототипа, совпадающие с существенными признаками заявляемого изобретения: корпус, имеющий ось; размещенный в корпусе с возможностью вращения вал, состоящий из ведущего и ведомого валов, соединенных с помощью шарнира, на ведомом валу установлен радиально-упорный подшипник с возможностью поддержания его коллинеарным с осью корпуса; исполнительный орган и механизм перемещения, установленные с возможностью обеспечения отклонения вала от оси корпуса.Signs of the prototype, coinciding with the essential features of the claimed invention: a housing having an axis; a shaft located in the housing with the possibility of rotation, consisting of drive and driven shafts connected by a hinge, an angular contact bearing is mounted on the driven shaft with the possibility of maintaining it collinear with the axis of the housing; an actuator and a displacement mechanism, installed with the possibility of deflecting the shaft from the axis of the housing.
Недостатком известного блока отклонения системы наклонно-направленного бурения, принятого за прототип, является отсутствие радиального подшипника на ведомом валу, которое приводит к восприятию нагрузки в процессе бурения ступенчатыми клиньями и их повышенному износу, вследствие этого происходит снижение точности позиционирования долота и быстрый выход из строя элемента повышенной ответственности. Кроме того, отсутствие указанного подшипника ведет к нагрузке на шарнир и повышенному износу его уплотнений, что также снижает надежность известного блока. Недостатком также является наличие одного шарнира на валу долота, что приводит к смещению оси долота в торце относительно устройства, что, в свою очередь, приводит к повышенной нагрузке на торцевые уплотнения, а также на боковую стенку долота.A disadvantage of the known deviation unit of the directional drilling system adopted for the prototype is the lack of a radial bearing on the driven shaft, which leads to the perception of the load in the process of drilling with stepped wedges and their increased wear, as a result of which there is a decrease in the accuracy of positioning the bit and a quick failure of the element increased responsibility. In addition, the absence of the specified bearing leads to a load on the hinge and increased wear of its seals, which also reduces the reliability of the known block. The disadvantage is the presence of one hinge on the shaft of the bit, which leads to a displacement of the axis of the bit in the end relative to the device, which, in turn, leads to an increased load on the mechanical seals, as well as on the side wall of the bit.
Задачей предлагаемого изобретения является повышение надежности блока отклонения системы управления буровым устройством, повышение точности позиционирования долота для проведение скважины по заданной траектории.The objective of the invention is to increase the reliability of the deviation block of the control system of the drilling device, to increase the accuracy of positioning the bit for holding the well along a predetermined path.
Поставленная задача была решена за счет того, что в известном блоке отклонения системы управления буровым устройством, включающем корпус, имеющий ось, размещенный в корпусе с возможностью вращения вал, состоящий из ведущего и ведомого валов, соединенных с помощью шарнира, на ведомом валу установлен радиально-упорный подшипник с возможностью поддержания его коллинеарным с осью корпуса, исполнительный орган и механизм перемещения, установленные с возможностью обеспечения отклонения вала от оси корпуса, согласно изобретению вал снабжен вторым шарниром, образуя промежуточный вал между ведущим и ведомым валами, ведомый вал снабжен вторым радиально-упорным подшипником, установленным вблизи торца корпуса, исполнительный орган содержит три клина-отклонителя и три датчика перемещения, механизм перемещения исполнительного органа выполнен в виде трех шаговых двигателей, расположенных под углом 120 градусов друг относительно друга, при этом каждому шаговому двигателю соответствует клин-отклонитель, установленный с возможностью перемещения в обе стороны с обеспечением отклонения вала от оси корпуса, и на каждом клине-отклонителе установлен датчик перемещения.The problem was solved due to the fact that in the known block deviations of the control system of the drilling device, comprising a housing having an axis, a shaft located in the housing rotatably, consisting of a drive shaft and a drive shaft connected by a hinge, a radially thrust bearing with the possibility of supporting it collinear with the axis of the housing, an actuator and a movement mechanism installed with the possibility of deflecting the shaft from the axis of the housing, according to the invention, the shaft is provided with with a hinge, forming an intermediate shaft between the drive and driven shafts, the driven shaft is equipped with a second angular contact bearing installed near the end of the housing, the actuator contains three deflector wedges and three displacement sensors, the actuator displacement mechanism is made in the form of three stepper motors located at an angle of 120 degrees relative to each other, while each stepper motor corresponds to a wedge-deflector installed with the ability to move in both directions with a deviation Nia shaft from the housing axis, and each whipstock mounted displacement sensor.
Признаки заявляемого технического решения, отличительные от прототипа, - вал снабжен вторым шарниром, образуя промежуточный вал между ведущим и ведомым валами; ведомый вал снабжен вторым радиально-упорным подшипником, установленным вблизи торца корпуса; исполнительный орган содержит три клина-отклонителя и три датчика перемещения; механизм перемещения исполнительного органа выполнен в виде трех шаговых двигателей, расположенных под углом 120 градусов друг относительно друга; каждому шаговому двигателю соответствует клин-отклонитель, установленный с возможностью перемещения в обе стороны с обеспечением отклонения вала от оси корпуса; на каждом клине-отклонителе установлен датчик перемещения.Signs of the proposed technical solution, distinctive from the prototype, the shaft is equipped with a second hinge, forming an intermediate shaft between the drive and driven shafts; the driven shaft is equipped with a second angular contact bearing mounted near the end of the housing; the executive body contains three deflecting wedges and three displacement sensors; the mechanism for moving the actuator is made in the form of three stepper motors located at an angle of 120 degrees relative to each other; each stepper motor corresponds to a wedge-deflector installed with the possibility of movement in both directions, ensuring the deviation of the shaft from the axis of the housing; a motion sensor is installed on each deflector wedge.
Наличие в конструкции блока двух шарниров на валу и установка на ведомом валу радиально-упорного подшипника вблизи торца корпуса позволяют предотвратить отклонение вала вблизи торца блока, снизить нагрузки на шарниры, возникающие в процессе бурения. В результате увеличивается срок службы уплотнений и повышается надежность блока отклонения системы управления буровым устройством.The presence in the block design of two hinges on the shaft and the installation of an angular contact bearing on the driven shaft near the end of the housing prevent the shaft from deflecting near the end of the block and reduce the load on the hinges that arise during drilling. As a result, the service life of the seals increases and the reliability of the deviation unit of the drilling device control system increases.
Благодаря исполнительному органу, содержащему три шаговых двигателя, расположенных под углом 120 градусов друг относительно друга, при этом каждому двигателю соответствует клин-отклонитель с установленным на нем датчиком перемещения, обеспечивается более точное позиционирование долота, которое, в свою очередь, исключает боковое давление на режущую стенку долота.Thanks to the executive body, which contains three stepper motors located at an angle of 120 degrees relative to each other, while each motor corresponds to a wedge-deflector with a displacement sensor installed on it, a more accurate positioning of the bit is provided, which, in turn, eliminates lateral pressure on the cutting bit wall.
Заявителю неизвестно использование в науке и технике отличительных признаков блока отклонения системы управления буровым устройством с получением указанного технического результата.The applicant is not aware of the use in science and technology of the distinguishing features of the deviation block of the control system of the drilling device to obtain the specified technical result.
Предлагаемый блок отклонения системы управления буровым устройством иллюстрируется чертежами, представленными на фиг. 1-3.The proposed deviation unit for the drilling device control system is illustrated by the drawings shown in FIG. 1-3.
На фиг. 1 представлен разрез блока отклонения.In FIG. 1 is a sectional view of a deviation block.
На фиг. 2 показано сечение А-А.In FIG. 2 shows section AA.
На фиг. 3 показано сечение Б-Б.In FIG. 3 shows a section BB.
Блок отклонения системы управления буровым устройством включает корпус 1. В корпусе 1 размещен с возможностью вращения вал, содержащий шарниры 2, 3 и шпонки 4-5. Вал состоит из ведущего 6 вала, промежуточного 7 вала и ведомого 8 вала.The deviation unit of the control system of the drilling device includes a
Шаровые шарниры 2, 3 обеспечивают отклонение оси 9 долота относительно оси 10 корпуса блока отклонения, шпонки 4 передают крутящий момент с ведущего 6 вала, поддерживаемого подшипником 11 при вращении, на промежуточный 7 вал, а шпонки 5 передают крутящий момент с промежуточного 7 вала на ведомый 8 вал.
Ведомый 8 вал снабжен радиально-упорными подшипниками 12, 13.The driven 8 shaft is equipped with
Исполнительный орган содержит механизм перемещения, выполненный в виде трех шаговых двигателей 14-16 (фиг. 2), расположенных под углом 120 градусов друг относительно друга, три клина-отклонителя 17-19 (фиг. 1, 3) и три датчика перемещения 20-22 (фиг. 1, 2). При этом каждому шаговому двигателю 14-16, управляемому цепью 23 соответствует клин-отклонитель 17-19, установленный с возможностью перемещения в обе стороны с обеспечением отклонения вала от оси корпуса 10. На каждом клине-отклонителе 17-19 установлен датчик перемещения 20-22 для определения бокового положения и/или смещения клина-отклонителя.The executive body contains a movement mechanism made in the form of three stepper motors 14-16 (Fig. 2) located at an angle of 120 degrees relative to each other, three wedges-deflectors 17-19 (Fig. 1, 3) and three displacement sensors 20- 22 (Fig. 1, 2). At the same time, to each stepper motor 14-16 controlled by the
Клинья-отклонители 17-19 взаимодействуют с подклинком 24, в который входит ведомый вал 8. Радиально-упорный подшипник 12 установлен на ведомом 8 валу для его поддержания при вращении в подклинке 24. Радиально-упорный подшипник 13 установлен на ведомом валу 8 вблизи торца корпуса 1. На торце корпуса 1 размещены уплотнители 25 для защиты внутреннего пространства корпуса 1 от бурового раствора и выбуренной породы.The wedges-deflectors 17-19 interact with the
Позицией 26 на фиг. 1 показан диапазон изменения направления долота.
Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.
Блок отклонения системой управления буровым устройством используется для направленного бурения с постоянным контролем положения долота и вращением бурильной колонны. Изменение направления бурения долота 26 осуществляется из удаленного места посредством телеметрических устройств и достигается следующим образом: на шаговые двигатели 14-16 через управляющую цепь 23 передается команда для установки требуемого направления долота, которые перемещают клинья-отклонители 17-19 вдоль корпуса 1 блока на соответствующее (требуемому направлению) расстояние, в результате чего осуществляется боковое смещение подклинка 24 и ведомого 8 вала, расположенного в нем, относительно корпуса 1 блока, соответственно ось долота смещается относительно оси 10 устройства. Благодаря наличию второго шарнира 3 на валу, становится возможным установить радиально-упорный подшипник 13 вблизи торца устройства, что снижает нагрузки, возникающие в процессе бурения, а также увеличивает продолжительность работы уплотнений 25. В результате повышается надежность устройства. Для удобства определения бокового положения и/или смещения клиньев-отклонителей 17-19 (фиг. 3) применяются датчики перемещения 20-22. После бурения изогнутой части ствола скважины с отклонением долота предлагаемым блоком можно прекратить процесс отклонения путем передачи соответствующего сигнала в исполнительный орган для перемещения клиньев-отклонителей 17-19 шаговыми двигателями 14-16 в нейтральное положение, которому соответствует совпадение осей 10 корпуса блока и вала, и соответственно оси долота 9, после чего осуществить бурение прямолинейной части скважины. Таким образом, осуществляется точное позиционирование долота для направленного бурения изогнутых участков ствола скважины.The deviation block by the control system of the drilling device is used for directional drilling with constant monitoring of the position of the bit and the rotation of the drill string. Changing the direction of drilling of the
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017113661A RU2655325C1 (en) | 2017-04-19 | 2017-04-19 | Power deviation of a control system drilling unit |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017113661A RU2655325C1 (en) | 2017-04-19 | 2017-04-19 | Power deviation of a control system drilling unit |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2655325C1 true RU2655325C1 (en) | 2018-05-25 |
Family
ID=62202584
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2017113661A RU2655325C1 (en) | 2017-04-19 | 2017-04-19 | Power deviation of a control system drilling unit |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2655325C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2687998C1 (en) * | 2018-08-10 | 2019-05-17 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет" | Method of rotary drilling of wells with modular controlled system of small diameter |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5875859A (en) * | 1995-03-28 | 1999-03-02 | Japan National Oil Corporation | Device for controlling the drilling direction of drill bit |
US6216802B1 (en) * | 1999-10-18 | 2001-04-17 | Donald M. Sawyer | Gravity oriented directional drilling apparatus and method |
RU2179226C2 (en) * | 2000-03-15 | 2002-02-10 | Григорьев Петр Михайлович | Knuckle joint |
RU2192535C1 (en) * | 2001-04-27 | 2002-11-10 | ОАО НПО "Буровая техника" | Hinged sub |
US6659201B2 (en) * | 2000-06-16 | 2003-12-09 | Tsl Technology | Method and apparatus for directional actuation |
RU2603148C2 (en) * | 2012-02-17 | 2016-11-20 | Халлибертон Энерджи Сервисез, Инк. | Directional drilling systems (versions) |
-
2017
- 2017-04-19 RU RU2017113661A patent/RU2655325C1/en active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5875859A (en) * | 1995-03-28 | 1999-03-02 | Japan National Oil Corporation | Device for controlling the drilling direction of drill bit |
US6216802B1 (en) * | 1999-10-18 | 2001-04-17 | Donald M. Sawyer | Gravity oriented directional drilling apparatus and method |
RU2179226C2 (en) * | 2000-03-15 | 2002-02-10 | Григорьев Петр Михайлович | Knuckle joint |
US6659201B2 (en) * | 2000-06-16 | 2003-12-09 | Tsl Technology | Method and apparatus for directional actuation |
RU2192535C1 (en) * | 2001-04-27 | 2002-11-10 | ОАО НПО "Буровая техника" | Hinged sub |
RU2603148C2 (en) * | 2012-02-17 | 2016-11-20 | Халлибертон Энерджи Сервисез, Инк. | Directional drilling systems (versions) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2687998C1 (en) * | 2018-08-10 | 2019-05-17 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет" | Method of rotary drilling of wells with modular controlled system of small diameter |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10301877B2 (en) | Drilling system, biasing mechanism and method for directionally drilling a borehole | |
US9366087B2 (en) | High dogleg steerable tool | |
JP3730570B2 (en) | 3D steering system | |
RU2703067C2 (en) | Control layout of direction of movement for directional drilling of well shaft | |
US7810585B2 (en) | Bi-directional rotary steerable system actuator assembly and method | |
US8590636B2 (en) | Rotary steerable drilling system | |
US10113363B2 (en) | System and related methods for control of a directional drilling operation | |
US7188685B2 (en) | Hybrid rotary steerable system | |
US6659201B2 (en) | Method and apparatus for directional actuation | |
RU2603148C2 (en) | Directional drilling systems (versions) | |
US20060157283A1 (en) | Steerable drilling system | |
US20060090935A1 (en) | Steerable drilling apparatus having a differential displacement side-force exerting mechanism | |
RU2007145369A (en) | INSTALLATION FOR EXCLUSION OF THE EFFECTIVE TORQUE OF THE DRILL BIT AND ADJUSTING THE DRILL BIT DIFFERENCE | |
CN101946058A (en) | Steerable system | |
CN109642451B (en) | Drilling assembly for drilling deviated wellbores using a slant decomposition device | |
US11396775B2 (en) | Rotary steerable drilling assembly with a rotating steering device for drilling deviated wellbores | |
RU2655325C1 (en) | Power deviation of a control system drilling unit | |
KR101645588B1 (en) | A steering for a rotary steerable system | |
NO347224B1 (en) | A downhole-adjustable tool and method for adjusting said tool | |
US20150090497A1 (en) | Directional Drilling Using Variable Bit Speed, Thrust, and Active Deflection | |
RU2457310C2 (en) | Guide system and directed drilling system containing this system | |
RU2612403C1 (en) | Device for hydromechanical control of directional rotary drilling | |
RU2721982C1 (en) | Hybrid rotary controlled system and method | |
RU2806985C1 (en) | Rotor controlled system with rotating case and bending central shaft | |
RU2029048C1 (en) | Deflecting tool for drilling inclined and directional wells |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
QB4A | Licence on use of patent |
Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20200928 Effective date: 20200928 |