SU1640347A1

SU1640347A1 - Device for drilling holes

Info

Publication number: SU1640347A1
Application number: SU884462573A
Authority: SU
Inventors: Николай Михайлович Филимонов; Владимир Владимирович Прокшин; Борис Вадимович Озолин
Original assignee: Уфимский Нефтяной Институт
Priority date: 1988-07-18
Filing date: 1988-07-18
Publication date: 1991-04-07

Abstract

Изобретение относитс к горным работам . Цель изобретени - повышение эффективности работы за счет расширени технологических возможностей. Дл этого опорные элементы выполнены в виде обгонных муфт 9 и т г 10, одним концом закрепленных на ос х муфт 9, другим шарнирно св занных с корпусом 1, а средней частью - с упругой манжетой 5. Наружна обойма муфт 9 выполнена в виде шарошек 15, рабоча поверхность расположена на последних и имеет р ды зубьев, наклоненные относительно оси устр-ва в сторону, противоположную вращению корпуса 1. При использовании данного устр-ва увеличиваетс осева нагрузка на долото без ут желе- ни бурильной колонны, а также предохран етс вышележаща часть бурильной колонны от разрушающего воздействи знакопеременных нагрузок, вызываемых интенсивными продольными колебани ми. 4 ил. Ё О о GJ JThe invention relates to mining. The purpose of the invention is to increase work efficiency by expanding technological capabilities. For this, the supporting elements are made in the form of overrunning clutches 9 and tg 10, with one end mounted on the axles of the clutches 9, the other hingedly connected to the housing 1, and the middle part with the elastic collar 5. The working surface is located on the latter and has rows of teeth inclined relative to the axis of the device in the direction opposite to the rotation of the housing 1. When using this device, the axial load on the bit increases without loosening the drill string and the overlying part of urilnoy column from the damaging effects of alternating loads caused by intense longitudinal wobbles. 4 il. YO O Oh GJ J

Description

Изобретение относитс к горным работам , в частности к проводке глубоких наклонно-направленных и горизонтальных скважин.The invention relates to mining, in particular, to the drilling of deep directional and horizontal wells.

Цель изобретени - повышение эффективности работы за счет расширени технологических возможностей устройства.The purpose of the invention is to increase the working efficiency by expanding the technological capabilities of the device.

На фиг, 1 показано устройство дл бурени скважин в компоновке с забойным двигателем , общий вид; н фиг.2 - узел I на фиг 1: на фиг.З - разрез А-А на фиг.1; на фиг.4 - схема компоновки устройства с забойным механизмом подачи.Fig, 1 shows a device for drilling wells in a layout with a downhole motor, a general view; n FIG. 2 — node I in FIG. 1: in FIG. 3 — section A-A in FIG. 1; figure 4 - layout of the device with a downhole feeder.

Устройство дл бурени скважин состоит из корпуса 1 с присоединительными элементами 2 и 3 по концам дл св зи с ответными элементами бурильной колонны 4. На наружной поверхности корпуса 1 установлена упруга кольцева манжета 5, образующа с корпусом полость б, гидравлически св занную посредством радиальных каналов 7 корпуса с его осевым каналом 8. Равномерно по окружности корпуса расположены опорные элементы, выполненные в виде обгонных муфт 9 и т г 10. Одним концом т ги 10 закреплены на ос х 11 обгонных муфт, а другим концом шарнир- но св заны с корпусом посредством подп тника 12. В средней части т ги 10 св заны толкателем 13 с кольцевой упругой манжетой 5 и зафиксированы в горизонтальной плоскости вилками 14. Наружна обойма обгонных муфт 9 выполнена в виде шарошек 15, рабоча поверхность которых имеет р ды зубьев 16, наклонно расположенные относительно оси устройства в сторону, противоположную вращению корпуса.The device for drilling wells consists of a housing 1 with connecting elements 2 and 3 at the ends for communicating with the response elements of the drill string 4. On the outer surface of the housing 1 there is an elastic annular cuff 5, which forms a cavity b with the housing and is hydraulically connected via radial channels 7 housing with its axial channel 8. Evenly around the circumference of the housing, supporting elements are arranged, made in the form of overrunning clutches 9 and t 10. One end of the strut 10 is fixed on the axes 11 of the overrunning clutches, and the other end is hinged The body is connected by means of a liner 12. In the middle part of the rod, 10 are connected by a pusher 13 to an annular elastic cuff 5 and are fixed in the horizontal plane by forks 14. , obliquely located relative to the axis of the device in the direction opposite to the rotation of the body.

В компоновке бурильной колонны устройство устанавливаетс над забойным двигателем (фиг.1). Устройство также может быть использовано дл проводки скважин сложной траектории, тогда в компоновку над забойным двигателем включают два устройства и забойный механизм подачи (ЗМП) 17 между ними.In a drill string arrangement, the device is mounted above a downhole motor (Fig. 1). The device can also be used to guide wells of a complex trajectory, then in the layout above the downhole motor include two devices and a downhole feed mechanism (MFW) 17 between them.

Устройство работает следующим образом .The device works as follows.

При наличии пр мой циркул ции промывочной жидкости давление в полости бурильной колонны 4 всегда выше, чем в затрубном пространстве за счет перепада давлени на долоте и в забойном двигателе. Под действием расшир ющейс за счет указанного перепада давлени упругой кольцевой манжеты 5 толкатель 13, воздейству на т гу 10, отводит последнюю в рабочее положение и опорный элемент шарошками 15 прижимаетс к стенке скважины. Обгонна муфта 9 в полости шарошки 15 размещаетс так, что шарошка запираетс при ходе устройства вверх. При включении устройства в состав стандартной компоновки бурильной колонны с забойным двигателем оно обеспечивает увеличение осевой нагрузки на долото за счет использовани энергии продольных колебаний колонны, так как при вращательном бурении практически любой элемент колонны испытывает колебани вдоль ее оси.With a direct circulation of flushing fluid, the pressure in the cavity of the drill string 4 is always higher than in the annulus due to the pressure drop across the bit and in the downhole motor. Under the action of the elastic annular cuff 5 expanding due to said pressure drop, the pusher 13, acting on the pull 10, retracts the latter into the working position and the support element is pressed against the borehole wall by the cones 15. The overrunning clutch 9 in the cavity of the roller cutter 15 is positioned so that the roller cutter locks when the device moves upwards. When the device is included in the standard layout of a drill string with a downhole motor, it provides an increase in the axial load on the bit due to the use of the energy of longitudinal vibrations of the string, since during rotational drilling almost any element of the string oscillates along its axis.

00

Устройство устанавливаетс на участке бурильной колонны с максимальной амплитудой и в процессе бурени при максимальном сжатии нижележащего участкаThe device is installed on the section of the drill string with the maximum amplitude and during the drilling process with maximum compression of the underlying section

5 бурильной колонны за счет стопорени шарошки относительно стенок скважины корпус 1 устройства опускаетс в нижнюю позицию, а при начале удлинени стопорит колонну и, преп тству удлинению, направ0 л ет энергию колебаний в сторону долота, увеличива осевую нагрузку,5 of the drill string due to the locking of the cutter relative to the borehole walls, the device body 1 is lowered to the lower position, and when the elongation starts locking the column and, preventing lengthening, directs the oscillation energy towards the bit, increasing the axial load,

При использовании устройства в сочетании с забойным механизмом подачи (фиг.4) дл создани осевой нагрузки на до5 лото устройство также устанавливаетс на участках колонны, имеющих максимальное значение амплитуды продольных колебаний . В компоновку включаетс два последовательно расположенных устройства, аWhen using the device in combination with a downhole feeder (Fig. 4) to create an axial load on the do5 lotto, the device is also installed in the sections of the column that have the maximum amplitude of longitudinal vibrations. The layout includes two consecutive devices, and

0 между ними устанавливаетс ЗМП 17. В этом случае первое из устройств, установленное за ЗМП, фиксирует колонну и воспринимает вес части колонны, наход щейс в восход щем участке скважины, а второе0 between them, an FMF is established 17. In this case, the first of the devices, installed behind the FMF, fixes the column and takes the weight of the part of the column located in the upstream part of the well, and the second

5 устройство (наход щеес перед ЗМП) шагает по стенке скважины в направлении забо за счет преобразовани части упругих колебаний в осевую нагрузку.5, the device (located in front of the MFC) steps along the borehole wall in the downhole direction by converting a part of the elastic oscillations into axial load.

При выработке хода ЗМП 17 его необхо0 димо перезар дить, т.е. подать верхнюю часть бурильной колонны в направлении забо на величину хода ЗМП. При возобновлении циркул ции жидкости на ЗМП создаетс гидравлическа нагрузка, кото5 ра , передава сь вверх, фиксирует колонну с помощью первого устройства и одновременно подает долото к забою. Второе устройство вновь начинает работать в режиме преобразовани волн сжати колонны в осе0 вую нагрузку на долото и шагает в направлении забо до выработки хода ЗМП, причем первое устройство, фиксирующее нижнюю часть компоновки при поступлении к нему части энергии колебаний, такжеWhen working out the course of the ZMP 17, it is necessary to recharge it, i.e. move the upper part of the drill string in the direction of the bottom for the magnitude of the course ZMP. When fluid circulation is resumed at the ZMP, a hydraulic load is created, which, transferring up, fixes the column with the help of the first device and simultaneously feeds the bit to the bottom. The second device starts working again in the mode of converting the compression waves of the column into the axial load on the bit and moves in the direction of the slab before generating the course of the GMF, and the first device fixing the lower part of the layout when

5 может шагать в направлении забо , как было показано выше, увеличива тем самым величину рабочего хода ЗМП.5 can step in the direction of the slab, as shown above, thereby increasing the magnitude of the working stroke of the GMF.

Пристопорении шарошек 15устройство преп тствует передаче реактивного момента на вышележащий участок колонны. В случае проворота опорных элементов, когда взаимодействие зубьев шарошек со стенкой скважины не в состо нии преодолеть реактивный момент, наклон р дов зубьев на рабочей поверхности шарошек приводит к тому, что зубь , проскальзыва по стенке скважины, прорезают винтовые канавки с наклоном вниз, т.е. преобразуют реактивный момент в осевую нагрузку на долото. Успешному противодействию реактивному моменту способствует то, что т ги 10 скреплены с корпусом не только шарнирно, но и зафиксированы вилками 14.When the shovels are locked in, the device prevents the transfer of the reactive moment to the overlying part of the column. In the case of rotation of the supporting elements, when the interaction of the teeth of the cuttings with the borehole wall is not able to overcome the reactive moment, the inclination of the rows of teeth on the working surface of the cones leads to the tooth slipping along the borehole wall, downward sloping, t. e. convert the reactive moment into axial load on the bit. The successful countering of the reactive moment is facilitated by the fact that the gi 10 are fastened to the body not only pivotally, but also fixed by forks 14.

Эффективность устройства заключает- с в повышении показателей процесса механического бурени за счет увеличени осевой нагрузки на долото без ут желени бурильной колонны, а также благодар предохранению вышележащей части буриль- ной колонны от разрушающего воздействи знакопеременных нагрузок, вызываемых интенсивными продольными колебани ми, и снижению интенсивности крутильных и поперечных колебаний.The efficiency of the device consists in increasing the performance of the mechanical drilling process by increasing the axial load on the bit without loosening the drill string, and also by protecting the overlying part of the drill string from the destructive effect of alternating loads caused by intense longitudinal vibrations and reducing the intensity of torsional stresses. and transverse vibrations.

Claims

The invention is a device for drilling wells, including a housing with connecting elements at the ends for communicating with counter elements of a drill string, an elastic annular cuff mounted on the surface of the housing and forming with it a cavity hydraulically connected with its axial channel connected with elastic cuff evenly spaced around the circumference of the body supporting elements with rows of teeth on the working surface is due to the fact that, in order to increase work efficiency due to the expansion of technological capabilities The supporting elements are made in the form of overrunning clutches and tg, with one end fixed on the axle overrunning clutches, pivotally connected to the body with another, and the middle part with an elastic cuff, the outer race of the overrunning clutches being made in the form of cones, the working surface is located on the latter, and the rows of teeth are inclined relative to the axis of the device in the direction opposite to the rotation of the body

ii

Fig

//

Yu

Fig.Z

/. one

f /

/ // L ///// / v // / / / / / / U / //// // / / / / / / / / /

Have

/// // // // /////// / / / / / / / / // // // / / / / /