SU1177464A1 - Устройство для ориентиро^ вания отклонителя - Google Patents

Description

Изобретение относится к технике наклонно направленного бурения нефтегазовых скважин, а именно к устройствам, ориентирующим направление бурения наклонно направленной скважины. 5

Целью изобретения является повышение точности и надежности установки ' отклонителя.

На фиг. 1 изображено устройство для ориентирования отклонителя; на ^!0 фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг, 3 - вид Б на фиг. 2; на фиг. 4 - стол ротора буровой установки, вид сверху.

Устройство для ориентирования от- 15 клонителя (фиг. 1) содержит силовой корпус 1, внутри которого установлены гидроусилитель 2, эксцентричный дебаланс 3 с укрепленной на тяге 4 шайбой 5. Гидроусилитель представля- 20 ет собой цилиндрический корпус 6, который концентрически с определенным зазором установлен в силовом корпу-_ се 1. Во внутренней полости корпуса 6 установлен гидроцилйндр 7, а 25 . · ♦

в его торцовой части находится седло 8 рабочего клапана 9. Последний укреплен на штоке 10, связывающий его с поршнем 11 гидроцилиндра 7. Клапан 9, перекрывая сед- 30 ло 8, служит для создания гидроимпульса в виде повышенного перепада давления промывочной жидкости от номинального значения в случае отхода отклонителя от заданного направ- 35 ления, В нижней части гидроцилиндра 7 полость 12 гидравлически сообщена с коробкой 13 цилиндрической формы, ось которой смещена на определенное расстояние от оси гидроци- 40 линдра 7.

По оси коробки 13 в направляющих установлен толкатель 14, на котором жестко укреплены управляющий клапан 15 гидроусилителя 2 и полусфери- 45 ческий наконечник 16. Толкатель 14 установлен с возможностью возвратнопоступательного движения и предназначен для перемещения клапана 15 на закрытие или открытие седла 17, 50

размещенного в нижней части коробки 13. Пружина 18 служит для перемещения клапана 15 на закрытие седла 1Ί при определенном положении шайбы 5 по отношению к наконечнику 16, Труб-55 ка 19 соединяет зону среды с давлением над рабочим клапаном 9 с по?· лостью 12 и используется в качестве

положительной гидравлической обратной связи. В верхней части гидроцилиндр 7 устроен таким образом, что полость 20 гидравлически свободно сообщается с зоной среды под клапаном 9.

Эксцентричный дебаланс 3 жестко связан со втулкой 21, которая своими нижним и верхним концами удерживает последний в опорах с уплотнениями 22 и 23, а они соответственно установлены в полых перегородках 24 и 25. Дебаланс 3 заключен с возможностью полного проворота в герметичной камере 26, заполненной маслом 27, Втулка 21 своим верхним торцом упирается в шайбу 5, а нижним - в гайку 28, которая служит для жесткого сцепления втулки 21 и соответственно дебаланса 3 с шайбой 5 посредством тяги 4. В отпущенном состоянии гайки 28 угловая установка шайбы 5 по отношению к отвесу дебаланса 3, т.е. вертикальной оси, устанавливается с помощью головки 29, выполненной под обычный машинный ключ.

Шайба 5 (фиг. 2,3) цилиндрической формы с торцовой части имеет наклонный неполный срез под углом β и предназначена для перемещения управляющего клапана 15 на открытие седла 17 посредством наконечника 16 и толкателя 14, сжимающего пружину 18. Наконечник 16, скользя по окружности 30 на участке БОВ шайбы 5 при провороте относительно дебаланса 3, благодаря наличию на срезанной части торца шайбы 5 в виде сегмента, обеспечивает.зону максимально открытого положения управляющего клапана 15 гидроусилителя 2 в пределах угла οί. Данная зона выбирается из условия перекрытия максимально возможного изменения пространственного угла ствола скважины за проходку долота. Через точку О проходит линия симметрии ОС шайбы 5, которая делит пополам угол οί и длину дуги ϊ-ш окружности 30. Длина дуги 2-т определяет зону закрытого положения управляющего клапана 15 при нахождении в этой зоне наконечника 16 с осью симметрии в точке С. Эта длина подбирается при настройке устройства с целью обеспечения точности и надежности регистрации на поверхности положения точки С в начале ориентирования и проверки поло3

4

11774

жения ее в процессе проводки скважины. Угол скоса β торца шайбы 5 подбирается конструктивно с учетом необходимой величины хода толкателя 14 и является основным элементом , 5 при подборе конструктивных параметров дебаланса 3 с целью обеспечения необходимого смещающего момента для надежного удержания шайбы 5 в неподвижности от реакции наконечника 16 10

или его проворотах по линии 30 в моменты контроля положения отклонителя.

Устройство для ориентирования отклонителя устанавливается непосредственно над отклонителем в бурильной 15 колонне, которая в верхней части посредством ведущей трубы 31 установлена в подвижной части ротора 32 и может проворачиваться по отношению к неподвижной части 33 стола ротора 20 буровой установки (фиг. 4).

Устройство работает следующим образом.

Предварительно перед спуском устройства в скважину ориентируют от- 25 клонитель с эксцентричным дебалансом 3 устройства в горизонтальном положении при отпущенной гайке 28, в этом случае тяга 4 с шайбой 5 становятся подвижными по отношению зо

к дебалансу 3. При этом плоскость действия отклонителя устанавливается по отношению к вертикальной плоскости, проходящей через ось дебаланса 3, находящегося в уравновешенном состоянии, под необходимым расчетным углом установки отклонителя в скважине. После этого, проворачивая посредством головки 29 тягу 4, шайба 5 устанавливается таким образом, чтобы наконечник 16 находился в соприкосновении с точкой 0 на несрезанном торце шайбы 5. В этом положении гайку 28 зажимают и шайба 5 посредством втулки 21 становится жестко связанной с эксцентричным дебалансом 3.

Осуществляют спуск бурильной колонны к забою скважины и начинают бурение с достижением необходимых режимных параметров. В произвольном радиальном направлении на подвижной части ротора 32 устанавливают метку, например К. После этого медленным вращением ротора вправо, наблюдая за манометром в нагнетательной ли,нии буровых насосов, находят положение максимального повышения дав64

ления, которое отмечают напротив метки К на неподвижной части ротора 33 в виде точки е и, продолжая вращение, находят положение падени! давления до номинального значения, что отмечают точкой Ь. Угловая протяженность между точками е и И должна соответствовать угловой протяженности между точками I и т на шайбе 5 устройства. Омечают середину между точками е и Ъ, например, меткой Ν, которая, в свою очередь, соответствует положению точки С на шайбе 5. В данном случае наконечник 16 устройства находится в точке С шайбы 5, что приводит к закрытию седла 17 клапаном 15 под действием пружины 18. Повышение давления в нагнетательной линии буровых насосов происходит следующим образом. Поток промывочной жидкости, разделяясь на два потока, проходя по коль цевому зазору между корпусом 1 и цилиндрическим корпусом 6 гидроусилителя 2, а также через определенный зазор между клапаном 9 и седлом 8, ίсоздает область пониженного давления !В наружной части коробки 13 за счет гидросопротивления приведенного участка.

При закрытии седла 17 клапаном 15 давление в коробке 13 и соответственно в полости 12 уравнивается с давлением над рабочим клапаном 9. При этом усилие, действующее на поршень 11, становится большим, чем противоположное усилие на поршне 11 со стороны рабочего клапана 9, и последний перемещается в сторону закрытия седла 8. В этот период разность обоих указанных усилий постепенно увеличивается за счет действия положительной гидравлической обратной связи по трубке 19. Закрытое седло 8 весь поток промывочной жидкости направляет через кольцевой зазор между корпусом 1 и корпусом 6 гидроусилителя 2. По длине кольцевого зазора создается дополнительный перепад давления в виде повышенного давления промывочной жидкости на манометре в нагнетательной линии буровых насосов.

После согласования положения точки С на шайбе с меткой N на столе

ротора буровой установки проводят

диаметрально последней линию на про-.

тивоположную сторону неподвижной

5

1177464

6

части ротора 33 (.отмечают меткой Р). Данная метка соответственно отвечает положению точки О на шайбе 5 устройства. Совмещая метку К на подвиж- ₅ ной части ротора 32 с меткой Р на неподвижной части стола ротора 33 дополнительным проворохом ротора вправо, отклонитель, таким образом, устанавливают в заданном направлении, ю При этом наконечник 16 занимает положение точки О шайбы 5, что приводит к максимальному открытию седла 17 клапаном. 15 под действием толкателя 14. При открытии управляющего.кла- и пана 15 гидроусилителя 2 давление В полости 12 гидроцилиндра 7 падает и результирующее усилие изменяет направление, открывая клапан 9 и возвращая его в основное открытое сос- 20 тояние.

В процессе бурения наклонной скважины с сохранением направления ствола в одной плоскости наконечник 16 постоянно занимает положение точки О 25 шайбы 5, что можно проверить проворотом ротора по совместимости положения меток К и N на столе ротора буровой.

В случае необходимости изменения направления ствола скважины, напри- 30 мер увеличения азимута от известного первоначального, установленный отклонитель в заданном направлении, формирует ствол в процессе бурения с изменением положения апсидальной плос- __ кости пропорционально пространственному углу искривления скважины. Эксцентричный дебаланс 3 устройства, всегда стремящийся занять положение апсидальной плоскости, также смещает ₄θ положение шайбы 5 влево, т.е. против часовой стрелки по отношению к наконечнику 16 гидроусилителя 2, жестко связанного с отклонителем. Угол смещения з между постоянным положением плоскости действия отклонителя и новым текущим положением апсидальной плоскости определяет новое положение наконечника 16 на шайбе 5, например, в точке К, а точка С с точками ΐ-ш ₅θ смещается соответственно в. точку С^{

с точками ее ограничения Е'-ш', где возникает импульс повышенного давления при провороте ротора. При этом на’ дневной поверхности угол з опреде-" ляется как угол Ч, равный или близкий ему по значению, заключенный в секторе между метками N и Ν' с точками их ограничения е-К и е^#-К'

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет при известном начальном положении апсидальной плоскости по отношению к углу установки отклонителя вести контроль интенсивности изменения пространственного угла скважины в процессе формирования ствола путем промежуточных проворотов ротора буровой с фиксацией последовательности расположения меток импульсов повышенного давления на столе ротора буровой установки.

Точность и надежность работы, устройства обусловлена также режимом минимального воздействия наконечника 16 с торцовой частью шайбы 5 в зоне перехода через точку С, где реакция окружного усилия практически отсутствует. Минимальное воздействие имеет место при нахождении наконечника 16 на не срезанной части торца шайбы 5. В приведенных зонах смещающий момент дебаланса 3 также будет наименьшим, что повышает точность его ориентации' в апсидальной плоскости скважины.

Преимуществом устройства по сравнению с известным является также наличие гидроусилителя 2 с эксцентричной коробкой 13, позволяющего значительно уменьшить габариты дебаланса 3 и повысить компактность устройства в целом.

Применение предлагаемого устройства способствует значительной эконо- . мии средств и времени, затрачиваемых на дополнительные спускоподъемные операции геофизической аппаратуры для ориентирования отклонителя благодаря оперативному контролю за направлением бурения наклонной скважины.

1177464

Фиг.2

1177464

ВидБ

Claims (1)

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОРИЕНТИРО^ ВАНИЯ ОТКЛОНИТЕЛЯ, содержащее корпус, камеру, заполненную маслом с установленным в ней дебалансом, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и надежности установки отклонителя, оно снабжено гидроусилителем и цилиндрической шайбой с наклонным неполным срезом торцовой части, причем гидроусилитель выполнен в виде гидроцилиндра с поршнем, управляющего и рабочего клапанов, эксцентрично установленной относительно гидроцилиндра цилиндрической коробки и толкателя, при этом управляющий клапан жестко связан с . толкателем, который размещен вдоль оси коробки *и подпружинен относительно ее основания, а цилиндрическая шайба расположена на валу дебаланса с возможностью взаимодействия § с толкателем и с возможностью поворота и жесткой фиксации относительно дебалакса.

   ЗЦ „„ 1177464

   1 1177464 2