SU985235A1

SU985235A1 - Self-indexing hole-bottom deflector

Info

Publication number: SU985235A1
Application number: SU813252035A
Authority: SU
Inventors: Григорий Григорьевич Семак; Николай Орестович Гринкевич
Original assignee: Ивано-Франковский Институт Нефти И Газа
Priority date: 1981-03-02
Filing date: 1981-03-02
Publication date: 1982-12-30

Description

Игобретение относитс к бурению , а именно к техническим средствам дл управлени траекторией ство ла скважины при бурении забойными двигател ми, и предназначено дл проводки наклонно направленных скважин.The invention relates to drilling, in particular, to technical means for controlling the trajectory of a hole during drilling by a downhole motor, and is intended to guide inclined directional wells.

Известен устанавливаемый между корпусом турбобура и шпинделем самоориентирующийс забойный отклонитель состо щий из цилиндрического полого корпуса с равномерно расположенными по окружности радиальными гидрокамерами , в которых размещены подпружиненные плунжерные поры. Выдвижение плунжерных упоров,j а следовательно, и закрепленных на них башмаков обеспечиваетс давлением потока рабочей жидкости, который проходит через отверстие в распределитель. Требуемый угол установки отклонител относительно плоскости искривлени (апсидальной плоскости) задаетс на поверхности соответствующим расположением отверсти в распределителе потока относительно эксцентричной массы , а интенсивность искривлени - площадью сечени отверсти 1.The self-aligning downhole diverter consisting of a cylindrical hollow body with radial hydrochambers evenly spaced around the circumference, in which spring-loaded plunger pores are arranged, is installed between the turbo-drill case and the spindle. The extension of the plunger stops, j and, consequently, of the shoes attached to them, is ensured by the pressure of the flow of working fluid that passes through the opening into the distributor. The required angle of installation of the diverter relative to the plane of curvature (apsidal plane) is set on the surface by the corresponding location of the hole in the flow distributor relative to the eccentric mass, and the intensity of curvature is determined by the cross-sectional area of the hole 1.

Отклон юща сила самоориентирующегос забойного отклонител пропорциональна давлению потока промывочной.The deflecting force of the self-orienting downhole diverter is proportional to the pressure of the flush flow.

жидкости. Но так как значительный перепад давлени промывочной жидкости расходуетс дл привода турбобура, то эффективность установленного ниже забойного двигател отклонител низ- U ка .Поэтому его целесообразнее устано вить над забойным двигателем. Однако в этом случае эффективность отклонител снижаетс в св зи с отдалением fluid. But since a significant differential pressure of the flushing fluid is expended to drive the turbo-drill, the efficiency of the low-U deflector installed below the downhole motor. Therefore, it is more expedient to install it over the downhole motor. However, in this case, the efficiency of the diverter is reduced due to the distance

10 действи отклон ющей силы от долота. Возможность прогиба инструмента на Интервале от долота до отклонител и касани его со стволом скважины вызывает несовпадение направлени сме15 щени долота с заданным углом установки отклонител .10 acting deflecting force from the bit. The possibility of the tool bending at the Interval from the bit to the deflector and touching it with the wellbore causes the bit displacement direction to not coincide with the specified deflection angle.

При работе плунжеров гидрокамер в буровом растворе возможно заклинивание и промыв их, привод щий к пр мо2« му перетоку раствора в эатрубное пространство . Кроме того, трение в подшипнике распределител , увеличенное силой поджати его скоростным потоком промывочной жидкости, обусловли25 вает возможность заклинивани , что значительно снижает надежность работы отклонител .During the operation of the hydraulic chamber plungers in the drilling mud, it is possible that they are jammed and washed, leading to the direct flow of the solution into the pipe space. In addition, the friction in the bearing of the distributor, which is increased by pressing it with a high-speed flow of flushing fluid, makes it possible to seize, which significantly reduces the reliability of the deflector.

Наиболее близким к предлагаемому вл етс самоориентирующийс забой30 ный отклонитель, включающий полый корпус/ имеющий кольцевую герметичную гидрокамеру с рабочей жидкостью в которой расположен распределитель потока рабочей жидкости с эксцентрич ной массой, и равномерно расположенные по окружности корпуса с его наружной и внутренней сторон выдвижные лоршни 2. Наружные поршни выдвигаютс из корпуса силой давлени рабочей жидкости вследствие давлени на нее пор шн ми силой давлени промывочной жид кости. Однако использование давлени про мывочной жидкости дл выдвижени пру жиц устройства при установке его ниже турбобура не обеспечивает необходимую эффективность действи отклон ющей силы устройства. Цель изобретени повышение эффективности и надежности в работе пу тем использовани пульсации давлени рабочей жидкости вгидрокамере при взаимодействии выдвижных элементов со стенками скважины. Указанна цель достигаетс тем, что в самоориентирующемс забойном отклонителе, включающем полый корпу имеющий кольцевую герметичную гидро камеру, в которой расположен распре делитель потока рабочей жидкости с эксцентричной массой и равномерно расположенные по окружности выдвижные элементы, в распределителе пото ка выполнены две полости, св занные между собой перепускным клапаном и имеющие ограничитель давлени , причем кажда полость распределител потока гидравлически св зана с одно из противоположно расположенных гру выдвижных элементов. На фиг. i изображен самоориентирующийс забойный отклонитель в ком поновке низа бурильного инструмента продольный разрез; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 1. Самоориентирующийс забойный отклонитель состоит из корпуса 1, при соедин емого к ниппелю забойного дв гател и выполненного с гидрокамера ми и I расположенными равномерно по окружности, в каждую, из которых помещен самоуплотн ющийс выдвижной элемент, состо щий из плунжера 2 и штока 3. На штоках укреплены башмаки 4, св занные между собой гибкой т гой 5. В полости корпуса установл на шаровой опоре 6 распределитель 7 потока рабочей жидкости ,со смещенным центром т жести, что достигаетс наличием в нем участка 8, залитого металлом с больщим удельным весом. Полость корпуса, в крторой заключен распределитель, и гидрокамеры образуют закрытую гидравлическую систему , заполненную рабочей жидкостью, например маслом, и герметически отделенную от циркул ции промывочной жидкости. Объем жидкости, заключенный в гидравлической системе, подобран таким образом, что башмаки плунжеров соприкасаютс со стенками скважины , т.е. диаметр окружности, описываемой башмаками, равен диаметру скважины (долота). Распределитель потока выполнен с двум полост ми (J и В, кажда из которых сообщаетс посредством соединительных каналов г- с одной из противоположно расположенных групп гидрокамер, а между собой эти полости св заны перепускным клапаном 9 и ограничителем 10 давлени . Таким образом,закрыта гидравлическа система отклонител разделена на две части,соединенные с помощью перепускного клапана, который предназначен дл придани жидкости одностороннего движени при пульсации давлени в гидрокамерах, ограничитель давлени служит дл регулировани величины отклон ющей силы. Устройство работает следующим образом . Башмаки 4 взаимодействуют со стенками скважины от вибраций компоновки низа бурильного инструмента в процессе ,бурени . Усилие от башмаков передаетс посредством штока3. на плунжер 2, в результате чего создаетс пульсаци давлени в гидрокамерахС( . Перепускной клапан 9 придает пульсирующей жидкости одностороннее движение , обеспечива этим переток ее из одной группы гидрокамер в другую (противоположную ) . Давление рабочей жидкости в наполн емых гидрокамерах возрастет , вследствие чего возникает от-., клон юща сила,котора смещает корпус 1 отклонител ,а вместе с ним и долото в определенном направлении. Ориентирование отклонител происходит в следующей последовательности. Вращающийс на шаровой опоре 6 распределитель 7 потока со-смещенным центром т жести занимает в наклонной скважине одно определенное положение . .Ут жел ющий участок 8. его будет нахо-,. дитьс в крайнем нижнем положении в плоскости искривлени скважины независимо от положени бурильного инструмента . Поэтому при поворотё .инструмента , в том числе и от действи реактивного момента забойного двигател направление смещени башмаков (направлениз смещени оси корпуса отклонител ) т.е. ориентаци отклонител относительно плоскости искривлени скважины , остаетс посто нной. При этом измен етс только характер распределени объема жидкости в гидрокамерах и соответствующий ему пор до.к смещени башмаков в зависимости от угла поворота инструмента. Угол установкиThe closest to the present invention is a self-orienting bottomhole diverter comprising a hollow body / having an annular sealed hydro chamber with a working fluid in which is located the distributor of the working fluid flow with an eccentric mass, and evenly spaced around the circumference of the body with its outer and inner sides 2. The outer pistons are pulled out of the casing by the pressure force of the working fluid due to the pressure on it by the pins by the pressure forces of the washing liquid. However, using the pressure of the flushing fluid to extend the springs of the device when it is installed below the turbodrill does not provide the necessary effectiveness of the deflecting force of the device. The purpose of the invention is to increase the efficiency and reliability in the operation by using pressure pulsation of the working fluid in the hydraulic chamber when the sliding elements interact with the walls of the well. This goal is achieved by the fact that in a self-orienting downhole diverter, including a hollow hull with an annular sealed hydro chamber, in which there is a distributor of working fluid flow with an eccentric mass and evenly spaced sliding elements, in the flow distributor there are two cavities connected between a bypass valve and having a pressure limiter, each cavity of the flow distributor hydraulically connected to one of the oppositely located groups of pull-out items. FIG. i shows a self-orienting downhole diverter in the bottom toolkit assembly, longitudinal section; in fig. 2 shows section A-A in FIG. one; in fig. 3 shows a section BB in FIG. 1. A self-orienting downhole diverter consists of a housing 1, with a downhole coupler connected to the nipple and made with hydrochambers and I spaced evenly around the circumference, into each of which a self-sealing slide element consisting of a plunger 2 and a stem 3 is placed. Shoes 4 are fastened on the rods, interconnected by a flexible thrust 5. In the cavity of the housing, installed on the ball support 6 a distributor 7 of the working fluid flow with a displaced center of gravity, which is achieved by the presence in it of section 8 filled with metal with Yelnia weight. The cavity of the body, the distributor is enclosed in it, and the hydraulic chambers form a closed hydraulic system filled with a working fluid, such as oil, and hermetically separated from the circulation of the washing liquid. The volume of fluid enclosed in the hydraulic system is selected in such a way that the plunger shoes come into contact with the walls of the well, i.e. the diameter of the circle described by the shoes is equal to the diameter of the well (bit). The flow distributor is made with two cavities (J and B, each of which is connected via connecting channels g to one of the oppositely located groups of hydro chamber, and between these cavities are connected by a relief valve 9 and a pressure limiter 10. Pressure is closed. the diverter is divided into two parts, connected by means of an overflow valve, which is designed to give the fluid one-way movement during pressure pulsations in hydrochambers, the pressure limiter is used to regulate The device operates as follows. The shoes 4 interact with the borehole walls from vibrations of the bottom tool assembly during drilling. The force from the shoes is transmitted through the rod 3. To the plunger 2, as a result of which pressure pulsations are created in the hydraulic chambers (. valve 9 imparts one-way traffic to the pulsating fluid, thereby providing it from one group of hydraulic chambers to another (opposite). The pressure of the working fluid in the filled hydrochambers will increase, as a result of which there arises a bias force that displaces the deflector body 1, and with it the bit in a certain direction. Orientation diverter occurs in the following sequence. A flow distributor 7 rotating on a ball bearing 6 with a displaced center of gravity occupies one definite position in an inclined borehole. . The desired plot 8. it will be ,. be in the lowest position in the plane of curvature of the well regardless of the position of the drilling tool. Therefore, when turning an instrument, including from the action of the jet torque of the downhole motor, the direction of displacement of the shoes (direction of displacement of the axis of the deflector body) i.e. the orientation of the diverter relative to the plane of curvature of the well remains constant. In this case, only the nature of the distribution of the volume of fluid in the hydrochambers and the corresponding pores up to the displacement of the shoes, depending on the angle of rotation of the tool, changes. Installation angle

отклонител относительно плоскости искривлени скважины задаетс на поверхности соответствующим взаимным расположением полостей и & относительно участка 8 с эксцентричной массой в распределителе 7 потока. the deflector relative to the plane of curvature of the well is set on the surface by the corresponding mutual arrangement of the cavities and & relative to section 8 with an eccentric mass in the distributor 7 flow.

Интенсивность искривлени отклонител пропорциональна величине давлени жидкости в наполненн|;2х гидрокамерах и регулируетс пружиной-ограничител 10 давлени .The intensity of the deflector's curvature is proportional to the magnitude of the fluid pressure in the filled | 2 hydrochambers and is regulated by pressure limiting spring 10.

Учетка жидкости из наполненных гидрокамер по забору между нижним торцом распределител 7 и корпусом 1 не вли ет на работу отклонител , так как она посто нно компенсируетс при наличии вибраций. При неработающем забойном двигателе жидкость- перетекает между гидрокамерами по этому зазору . Гибкие т ги 5 обеспечивают одинаковое ее распределение в гидроксьмеpax и равномерное выдвижение башмаков , не преп тству безопасному ведению спуско-подъемных операций. При вращении ротором, например, при проработках ствола скважины также выдвигаютс равномерно, поскольку быстра смена соедин емых с .полост ми распределител гидрокамер преп тствует наполнению определенных изThe metering of the fluid from the filled hydraulic chambers over the intake between the lower end of the distributor 7 and the housing 1 does not affect the operation of the diverter, since it is constantly compensated for in the presence of vibrations. When the downhole engine is not running, the liquid flows between the hydrochambers along this gap. The flexible rods 5 provide for its uniform distribution in hydroxpermeters and uniform extension of the shoes without impeding the safe conduct of the lifting and lifting operations. When rotated, for example, when the borehole is being studied, the boreholes are also extended evenly, since the rapid change of the distributor of hydraulic chambers connected to the cavities prevents the filling of certain

них.of them.

Технико-экономическа эффективност самоориентирующегос отклонител заключаетс в возможности установки его на ниппеле забойного двигател в непосредственной близости к долоту. Это позвол ет приблизить действие отклон ющей силы на минимальное рассто ние (менее 1 м) от торца долота. При этом исключаетс возможность касани б рильного инструмента со стволом скважины на участке между долотом и отклонителем, благодар чему отклон юща сила действует на долото в заданном направлении.The technical and economic efficiency of the self-orienting diverter lies in the possibility of installing it on the downhole motor nipple in close proximity to the bit. This allows the action of the deflecting force to be brought closer to a minimum distance (less than 1 m) from the end of the bit. This eliminates the possibility of contacting the boring tool with the wellbore in the area between the bit and the diverter, due to which a deflecting force acts on the bit in a given direction.

Claims

1. Authors certificate of the USSR 541012, cl. E 21 B 7/10, 1974.

2. Authors certificate of the USSR 142239, cl. Ё 21 В 7/08, 1961. фуг ///./