UA133347U - Башмак з силовим приводом для обладнання низу обсадної колони або хвостовика - Google Patents

Abstract

Башмак з силовим приводом для обладнання низу обсадної колони або хвостовика містить силову секцію, що складається зі статора та ротора гвинтового забійного двигуна, гнучкий або карданний вал, секцію шпиндельну, яка складається з корпусу, осьової та радіальних опор, а також вала шпиндельної секції, сполученого з наконечником, що приводиться в обертальний рух ротором, який здійснює планетарний рух усередині статора. Башмак додатково забезпечений клапаном скидання тиску, розташованим у роторі, а також зворотним клапаном, встановленим вище за силову секцію, при цьому наконечник забезпечений лопатями та промивальними отворами, діаметр кожного з яких складає від 6 до 35 мм, де загальна площа промивальних отворів наконечника складає від 70 до 1000 мм2.

Description

Корисна модель належить до галузі буріння свердловин та призначена для обладнання низу обсадної колони або хвостовика з метою спрямовування її по стовбуру свердловини з можливістю пророблення нестабільних ділянок стовбура, ділянок стовбура з глинами, що набухають та обвалюються, а також захисту устаткування, що входить до компонування колони, від ушкодження при спусканні.

У патентній публікації (5 7849927, МПК Е21В 29/00, опубл. 14.10.2010 р.) описаний пристрій (3) для використання при спусканні компонування обсадних труб у свердловину, що містить різальний інструмент (5); привідний пристрій (4), сполучений з різальним інструментом (5) та призначений для обертання різального інструмента (5), в якому привідний пристрій та різальний інструмент містить щонайменше одну частину з крихкого, розбурюваного, розчинного матеріалу, що розкладається, у якому привідний пристрій повністю видаляється зі свердловини при бурінні, розчиненні або деградації; та кінцевий з'єднувач (13), сполучений з привідним пристроєм (4) та адаптований для підключення до колони обсадних труб. Даний пристрій обраний нами за найближчий аналог.

Недоліками пристрою-прототипу є недостатня надійність роботи за рахунок зашламовування башмака та устаткування, що входить до компонування колони, при цьому така конструкція часто призводить до несвоєчасного спрацьовування пакера в процесі роботи.

Технічна задача, що вирішується в пропонованій корисній моделі полягає в розширенні арсеналу технічних засобів, тобто в створенні башмака з силовим приводом для обладнання низу обсадної колони або хвостовика, альтернативного пристрою-прототипу та звільненого від його недоліків.

Вищезазначена проблема вирішується за допомогою ознак 1-го пункту формули корисної моделі, такої як башмак з силовим приводом для обладнання низу обсадної колони або хвостовика, який характеризується тим, що містить силову секцію, яка складається зі статора та ротора (гвинтового забійного двигуна), гнучкий або карданний вал, секцію шпиндельну, яка складається з корпусу, осьової та радіальних опор, а також вала шпиндельної секції, сполученого з наконечником, що приводиться в обертальний рух ротором, який здійснює планетарний рух усередині статора, при цьому башмак додатково забезпечений клапаном скидання тиску, розташованим у роторі, а також зворотним клапаном, встановленим вище за

Зо силову секцію, а наконечник забезпечений лопатями та промивальними отворами, діаметр кожного з яких складає від 6 до 35 мм, де загальна площа промивальних отворів наконечника складає від 70 до 1000 мм.

У переважному варіанті виконання корисної моделі тіло наконечника, включаючи промивальні отвори, армоване зносостійким покриттям.

У одному переважному варіанті виконання лопаті наконечника армовані зносостійким покриттям, переважно зносостійким покриттям на основі карбіду хрому при масовому вмісті карбіду хрому від 50 до 95 95. У іншому переважному варіанті виконання лопаті наконечника армовані полікристалічними алмазними різцями.

Згідно з п. 6 формули корисної моделі клапан скидання тиску містить сідло, золотник у вигляді кулі та пружину, що забезпечують відкриття каналу перетікання бурової рідини при досягненні перепаду тиску, що менший за тиск спрацьовування пакера на величину 30...80 Фо.

Згідно з п. 7 формули корисної моделі зворотний клапан містить корпус зі встановленим у ньому підпружиненим поршнем та обтічником.

У одному переважному варіанті виконання тіло наконечника в нижній частині має півсферичну форму з радіусом округлення, що складає від 0,8 до 2 діаметрів наконечника.

У іншому переважному варіанті виконання тіло наконечника в нижній частині має оживальну форму з радіусом поверхні носової частини, що складає від 0,8 до З діаметрів наконечника. При цьому у одному з варіантів виконання тіло наконечника в нижній частині має оживальну форму зі скошеною під кутом від 15 до 75 градусів до осі обертання плоскою поверхнею. У іншому варіанті виконання тіло наконечника в нижній частині має оживальну форму зі скошеною під кутом від 15 до 75 градусів до осі обертання опуклою або увігнутою півсферичною поверхнею. У ще одному варіанті виконання тіло наконечника в нижній частині має оживальну форму зі скошеною під кутом від 15 до 75 градусів до осі обертання опуклою або увігнутою поверхню оживальної форми.

У переважному варіанті виконання корисної моделі тіло наконечника виконане з матеріалу, що легко розбурюється, наприклад алюмінію.

Вищезазначена сукупність суттєвих ознак дозволяє отримати наступний технічний результат - корисна модель збільшує надійність роботи пристрою, забезпечує необхідний момент та високу швидкість обертання наконечника, при цьому виключається досягнення 60 перепаду тиску, при якому спрацьовує пакер, а форма та виконання наконечника виключає врізання в стінки свердловини, при цьому забезпечує ефективне руйнування перешкод, які можуть зустрітися в стовбурі, дозволить розбурити башмак після цементування звичайним долотом з алмазними полікристалічними різцями (долотом РОС) та продовжити подальше будівництво свердловини, а також запобігає зашламовуванню башмака та устаткування, що входить до компонування колони.

Корисна модель пояснюється наступними кресленнями, де: на фіг. 1 показаний розріз загального вигляду пристрою; на фіг. 2 показаний загальний вигляд тіла наконечника, який в нижній частині має півсферичну форму; на фіг. З показаний загальний вигляд тіла наконечника, який в нижній частині має оживальну форму; на фіг. 4 показаний загальний вигляд тіла наконечника, який в нижній частині має оживальну форму зі скошеною плоскою поверхнею; на фіг. 5 показаний вигляд з торця наконечника, представленого на фіг. 4; на фіг. 6 показаний загальний вигляд тіла наконечника, який в нижній частині має оживальну форму зі скошеною опуклою півсферичною поверхнею; на фіг. 7 показаний поздовжній переріз тіла наконечника, який в нижній частині має оживальну форму зі скошеною увігнутою півсферичною поверхнею; на фіг. 8 показаний загальний вигляд тіла наконечника, який в нижній частині має оживальну форму зі скошеною опуклою поверхнею оживальної форми; на фіг. 9 показаний вигляд з торця наконечника, представленого на фіг. 8; на фіг. 10 показаний розріз А-А наконечника, представленого на фіг. 9; на фіг. 11 показаний розріз Б-Б наконечника, представленого на фіг. 9; на фіг. 12 показаний загальний вигляд тіла наконечника, який в нижній частині має оживальну форму зі скошеною увігнутою поверхнею оживальної форми; на фіг. 13 показаний вигляд з торця наконечника, представленого на фіг. 12; на фіг. 14 показаний розріз А-А наконечника, представленого на фіг. 13; на фіг. 15 показаний розріз Б-Б наконечника, представленого на фіг. 13.

Башмак з силовим приводом для обладнання низу обсадної колони або хвостовика,

Зо представлений на фіг. 1, містить силову секцію 1, що складається зі статора 2 та ротора З (гвинтового забійного двигуна), гнучкий або карданний вал 4, секцію шпиндельну, яка складається з корпусу 5, осьової 6 та радіальних 7 опор, а також вала 8 шпиндельної секції, сполученого з наконечником 9, який приводиться в обертальний рух ротором 3, який здійснює планетарний рух усередині статора 2. Башмак додатково забезпечений клапаном скидання тиску 10, розташованим у роторі, а також зворотним клапаном 15, встановленим вище за силову секцію.

Клапан скидання тиску містить сідло 11, золотник 12 у вигляді кулі або тарілки та пружину 13, що забезпечують відкриття каналу перетоку 14 бурової рідини при досягненні перепаду тиску, що менший за тиск спрацьовування пакера на величину 30...80 Фо.

Зворотний клапан 15 містить корпус 16 зі встановленим у ньому підпружиненим 17 поршнем 18 та обтічником 19 для виключення появи зворотного струму бурового розчину з метою захисту башмака та устаткування, встановленого вище від зашламовування.

Тіло наконечника 9 забезпечене лопатями 20 та промивальними отворами 21, як представлено на фіг. 1 та 5, діаметр кожного з яких складає від 6 до 35 мм, де загальна площа промивальних отворів наконечника складає від 70 до 1000 мм: на 1л/с запланованої витрати робочої рідини. При цьому тіло наконечника, включаючи промивальні отвори 21, армоване зносостійким покриттям 22. Лопаті 20 наконечника переважно також армовані зносостійким покриттям або полікристалічними алмазними різцями (РОС-різцями). В одному переважному варіанті виконання тіло наконечника 9 в нижній частині має півсферичну форму з радіусом В округлення, що складає від 0,8 до 2 діаметрів О наконечника (НА:-0,8...2,00)), як показано на фіг. 2. В іншому переважному варіанті виконання тіло наконечника 9 в нижній частині має оживальну форму з радіусом ЕК поверхні носової частини, що складає від 0,8 до З діаметрів ОЮ наконечника (А-0,68...3,00), як представлено на фіг. 3. У ще одному переважному варіанті виконання тіло наконечника 9 в нижній частині має оживальну форму зі скошеною під кутом а від 15 до 75 градусів до вісі обертання плоскою поверхнею, як представлено на фіг. 4. У іншому переважному варіанті виконання тіло наконечника 9 в нижній частині має оживальну форму зі скошеною під кутом від 15 до 75 градусів до осі обертання опуклою півсферичною поверхнею, як представлено на фіг. 6, або увігнутою півсферичною поверхнею, як представлено на фіг. 7. У ще одному переважному варіанті виконання тіло наконечника 9 в нижній частині має оживальну бо форму зі скошеною під кутом від 15 до 75 градусів до осі обертання опуклою поверхнею оживальної форми, як представлено на фіг. 8-11, де Кі - В», або увігнутою поверхнею оживальної форми, як представлено на фіг. 12-15, де Кі ж Рг. Переважно тіло наконечника 9 виконане з матеріалу, що легко розбурюється, наприклад алюмінію.

Призначення та робота пристрою.

Башмак належить до механізмів об'ємної (гідростатичної) дії, застосування якої дозволяє здійснювати процес обертання наконечника.

Контроль за роботою башмака здійснюють по зміні тиску в нагнітальній лінії, оскільки перепад тиску на башмаку пропорційний моменту на його наконечнику.

Секція силова призначена для перетворення енергії потоку робочої рідини, що рухається, в обертальний рух ротора З та передачі цього руху на вал 8 шпиндельної секції, а також на наконечник 9 (див. креслення).

До складу силової секції входять ротор З та статор 2. Статор виконаний у вигляді сталевого корпусу, до внутрішньої поверхні якого привулканізована гумова обкладка з внутрішніми гвинтовими зубцями лівого напрямку. Сталевий ротор 2 має зовнішні гвинтові зубці. Величина кроку гвинтових ліній зубців ротора З та статора 2 пропорційна числу їх зубців. Зубці статора та ротора, знаходячись у безперервному контакті, утворюють одиничні камери (не показані), що замикаються по довжині статора. Робоча рідина, що нагнітається насосами бурової установки, надходить до наконечника 9, провертаючи при цьому ротор З усередині обкладки статора 2 силової секції башмака. При прокачуванні робочої рідини через башмак ротор З здійснює планетарний рух відносно осі статора 2, обкатуючись по зубцях обкладки. Сам ротор при цьому обертається за годинниковою стрілкою. Планетарний рух ротора З перетворюється на співвісне обертання вала 8 шпиндельної секції за допомогою гнучкого вала (торсіона) 4, що передає крутильний момент та гідравлічне осьове навантаження від ротора З на вал 8 шпиндельної секції.

Секція шпиндельна призначена для сприйняття осьових та радіальних навантажень, що діють на башмак, та включає в себе упорно-радіальний дворядний шарикопідшипник 6, радіальні опори ковзання 7. Планетарний рух ротора З усередині статора 2 через гнучкий вал (торсіон) 4 перетворюється на обертання вала 8 шпиндельної секції. Клапан скидання тиску містить сідло 11, золотник 12 у вигляді кулі або тарілки та пружину 13, що забезпечують

Зо відкриття каналу перетікання 14 бурової рідини при досягненні перепаду тиску, що менший за тиск спрацьовування пакера на величину 30...80 96. При цьому виключається досягнення перепаду тиску, що збільшує надійність роботи пристрою в цілому.

Клапан зворотний призначений для запобігання зашламовуванню башмака та устаткування, що входить до компонування колони, що збільшує надійність роботи пристрою в цілому. Клапан 15 складається з корпусу 16 та поршня 18 зі встановленим на ньому обтічником 19. За відсутності витрати робочої рідини обтічник 19 притиснутий до корпусу 16 за допомогою пружини 17, що виключає перетікання рідини вище за клапан. При прокачуванні робочої рідини пружина 17 стискається, поршень 18 переміщується вниз та забезпечується перетікання рідини в нижню частину клапана та башмака в цілому.

Наконечник 9, що обертається призначений для опрацювання нестабільних ділянок стовбура, ділянок стовбура з глинами, що набухають та обвалюються, а також забезпечує безперешкодне доведення хвостовика до фінального забою. Дизайн наконечника виключає врізання башмака в стінки свердловини. Тіло наконечника, включаючи лопаті 20 та промивальні отвори 21, армовані зносостійким покриттям 22. Переважно лопаті 20 армовані зносостійким покриттям на основі карбіду хрому, хоча можливий і інший варіант виконання зносостійкого покриття, наприклад, на основі карбіду вольфраму. У іншому варіанті виконання лопаті 20 наконечника 9 армовані полікристалічними алмазними різцями. Кількість та площа промивальних отворів 21 забезпечує рівномірне промивання та збільшує надійність роботи пристрою в цілому.

З опису та практичного застосування даної корисної моделі фахівцям будуть очевидні й інші окремі випадки її виконання. Даний опис та креслення розглядаються як матеріал, що пояснює корисну модель, суть якої та обсяг патентних прав визначені в нижченаведеній формулі корисної моделі сукупністю суттєвих ознак та їх еквівалентами.

Claims (15)

ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ

1. Башмак з силовим приводом для обладнання низу обсадної колони або хвостовика, що містить силову секцію, що складається зі статора та ротора гвинтового забійного двигуна, гнучкий або карданний вал, секцію шпиндельну, яка складається з корпусу, осьової та 60 радіальних опор, а також вала шпиндельної секції сполученого з наконечником, що приводиться в обертальний рух ротором, який здійснює планетарний рух усередині статора, який відрізняється тим, що башмак додатково забезпечений клапаном скидання тиску, розташованим у роторі, а також зворотним клапаном, встановленим вище за силову секцію, при цьому наконечник забезпечений лопатями та промивальними отворами, діаметр кожного з яких складає від 6 до 35 мм, де загальна площа промивальних отворів наконечника складає від 70 до 1000 мм.

2. Башмак за п. 1, який відрізняється тим, що тіло наконечника, включаючи промивальні отвори, армоване зносостійким покриттям.

3. Башмак за будь-яким з пп. 1 або 2, який відрізняється тим, що лопаті наконечника армовані зносостійким покриттям.

4. Башмак за п. 3, який відрізняється тим, що зносостійке покриття лопатей виконане на основі карбіду хрому при масовому вмісті карбіду хрому від 50 до 95 9б5.

5. Башмак за будь-яким з пп. 1 або 2, який відрізняється тим, що лопаті наконечника армовані полікристалічними алмазними різцями.

6. Башмак за п. 1, який відрізняється тим, що клапан скидання тиску містить сідло, золотник у вигляді кулі та пружину, що забезпечують відкриття каналу перетікання бурової рідини при досягненні перепаду тиску, що менший за тиск спрацьовування пакера на величину 30...80 95.

7. Башмак за п.1, який відрізняється тим, що зворотний клапан містить корпус зі встановленим у ньому підпружиненим поршнем та обтічником для виключення появи зворотного струму бурового розчину.

8. Башмак за п.1, який відрізняється тим, що тіло наконечника в нижній частині має півсферичну форму з радіусом округлення, що складає від 0,8 до 2 діаметрів наконечника.

9. Башмак за п. 1, який відрізняється тим, що тіло наконечника в нижній частині має оживальну форму з радіусом поверхні носової частини, що складає від 0,8 до З діаметрів наконечника.

10. Башмак за п. 9, який відрізняється тим, що тіло наконечника в нижній частині має скошену під кутом від 15 до 75 градусів до осі обертання плоску поверхню.

11. Башмак за п. 9, який відрізняється тим, що тіло наконечника в нижній частині має скошену під кутом від 15 до 75 градусів до осі обертання опуклу півсферичну поверхню.

12. Башмак за п. 9, який відрізняється тим, що тіло наконечника в нижній частині має скошену Зо під кутом від 15 до 75 градусів до осі обертання увігнуту півсферичну поверхню.

13. Башмак за п. 9, який відрізняється тим, що тіло наконечника в нижній частині має скошену під кутом від 15 до 75 градусів до осі обертання опуклу поверхню оживальної форми.

14. Башмак за п. 9, який відрізняється тим, що тіло наконечника в нижній частині має скошену під кутом від 15 до 75 градусів до осі обертання увігнуту поверхню оживальної форми.

15. Башмак за п.1, який відрізняється тим, що тіло наконечника виконане з алюмінію.

: і ! і ї ; в то че В т З з Ж о нки вия ІЗ ї Мк ши -16 : НА : Ж І ПО, їж ше ши щи ше ЕМ Я КО я

ШЕ. щшш ше в в Я комин ж ши шо т. г. А ММ ВУ, КЕ, . Ох Е КЗ Я СЕК ОК, У ОКУ КУ. Ко ! іш 5 Ше КЕ й ? МІ В ее ; Б і 4 й р ей СІ Еш в КЗ т ти з З ушви че; З НО ЕВ і . т МВ СК й Ж І КОЖ и Е

І. о І ших шиті ни. КС ЗК Ко М С сх жк я: Як 3 о ГИ т - Кіш шен ший

Фк.

Мт мин нн зни Що ри, г; гий І / и і й л/ у Н ї М Н г І/ й / А і К / А / гл / р Г/ А ИЙ А і с М ве Со в СЯ ее на т Ї і К уй / М і ІЗ око , я і / / і і її 7 А / Н / і ЦЕН из к | і ! Ж і У У : у / / | И з : ИЙ ІЙ, К Хе

Фр. 3 ! у Ше ще ак «А " щ х

Фіг. З б у ос, Ак «є МОУ

Фіг. 5 СК ну. с Ко Ше -/7 . я ; ша в а

Фіг. 6 Ми и и ви ПІН

Фіг. 7

Фі; А й Й Ка |; щі й І «ЕЕ З як би КЗ

Чиг. 9 А-А

Фіг. 1

У те шу Б-Б

Фіг. ши й Й глива // Л,

Фіг. 12

А

М. 252 ов, юЮво І / Я А

Фиг. 13 ЩО | 5;

і. | Б ше ЛИ А-А

Фіг. 14

. і ко . у : о та ї: че 7 Я ц що т -Д ; з Як т і с У : І с Б-Ь ЧФиг. 15