Результат интеллектуальной деятельности: Устройство для направленного бурения скважин

Изобретение относится к области направленного бурения скважин, и предназначено для отклонения и корректировки направления ствола скважины, при использовании снаряда со съемным керноприемником.

Необходимость данного технического решения состоит в том, что проблема при искусственном искривлении скважины, на больших глубинах связанна с существенным ростом затрат времени на спуско-подъемные операции, что снижает эффективность геологоразведочного бурения.

Известно устройство для направленного бурения скважин, включающее следующие основные конструктивные элементы: вал - ротор, соединяемый с бурильной колонной для передачи крутящего момента и осевого усилия к отклонителю, невращающийся при бурении корпус - статор с распорным механизмом скользящего типа для фиксации корпуса - статора отклонителя непрерывного действия при вращении ротора, но обеспечивающего продольное перемещение в процессе углубки и набора кривизны, а также долото (см. В.В. Нескоромных Направленное бурение и основы кернометрии / Учебник: «Инфра-М», Москва 2015 г., стр. 174, рис. 4.44).

Недостатком данного устройства являются дополнительные затраты времени на проведение спуско-подъемных операций с целью искривления ствола скважины.

Наиболее близким техническим решением является устройство для направленного бурения скважин, включающее колонковую трубу с коронкой, свободно расположенный в ее полости узел отклонения, состоящий из верхней полумуфты с выступом и нижней полумуфты с наклонным пазом для его размещения, жестко связанный с нижней полумуфтой направляющий шток с фиксирующим элементом и средство центрирования верхней полумуфты (А.с. СССР 1615306 А, кл. Е21В 7/08, 1988 г. прототип).

Недостатком данного устройства является сложность конструкции и сложность замены изнашиваемых элементов.

Задачей данного изобретения является повышение производительности буровых работ за счет исключения спуска и подъема буровой колонны при проведении цикла искусственного искривления скважины.

Достигается это тем, что устройство для направленного бурения скважин включает отклонитель с ориентирующим устройством и корпус с механизмом блокирования отклонителя внутри колонны бурильных труб с коронкой, отклонитель выполнен в виде подпружиненного штока с возможностью продольного перемещения на длину штока внутри корпуса, при этом внешний диаметр штока не превышает внутреннего диаметра коронки, а корпус отклонителя соединен с корпусом механизма блокирования, при этом шток снабжен шарниром с возможностью отклонения штока в одной заданной плоскости, на нижнем конце штока выполнен профильный башмак, профиль которого имеет скос торца, причем направление скоса торца противоположно направлению отклонения штока, а на штоке над шарниром установлена втулка с возможностью продольного скольжения по штоку, при этом наружная форма втулки соответствует внутренней форме коронки, а длина штока определяется по формуле:

L_ш= N/sinβ,

где β - угол отклонения штока, град;

N - расстояние от нижнего конца штока до осевой линии съемного отклонителя.

При этом, шток выполнен с изгибом, в направлении искривления штока относительно шарнира.

В результате повышается эффективность искусственного искривления скважины, за счет исключения затрат времени на спуско-подъемные операции, так же время на проработку интервала искривления скважины.

На фиг. 1 показан общий вид устройства в разрезе и устройство а) при постановке на забой; б) при отклонении штока; в) при работе.

На фиг. 2 показан детальный разрез штока.

На фиг. 3 а) изображена фиксирующая втулка; б) изображен разрез А-А втулки с промывочными каналами.

На фиг. 4 а) изображен профиль башмака; б) изображено размещение резцов на торце профильного башмака.

Устройство состоит из ориентирующего устройства 1, соединенного с узлом механизма блокирования 2, который в свою очередь соединен с корпусом 3 отклонителя, штока 4, закрепленного внутри корпуса 3 отклонителя, и может свободно перемещаться внутри отклонителя. Шток 4 выполнен с изгибом в одной плоскости в направлении искривления штока 4 относительно шарнира 5, который фиксирует угол отклонения штока 4, фиксирующей втулки 6 для более надежной фиксации отклонителя внутри колоны бурильных труб 12, в фиксирующей втулке 6 есть промывочные каналы 9, выполнена втулка 6 из упругого материала для плотного прилегания к коронке 13, в нее впрессована металлическая резьба 11 для соединения с корпусом отклонителя 3. Пружина сжатия 7. На нижнем конце штока 4 выполнен профильный башмак 8, профиль которого имеет скос, на торце которого имеются резцы 10.

Устройство работает следующим образом. Перед началом работ поднимают керноприемник (не показан на чертеже) из колонны бурильных труб 12, ее приподнимают на длину штока 4 и опускают отклонитель на забой, за счет механизма блокировки 2 устройство для направленного бурения скважин закрепляется в колонне бурильных труб 12. После чего отклонитель ориентируют в скважине с помощью ориентирующего устройства 1. Шток 4 выполнен с изгибом в одной плоскости в направлении искривления штока 4 относительно шарнира 5, что позволяет установить отклонитель на самый край пенька, фиксирующая втулка 6 повторяет внутреннею форму коронки 13 за счет этого плотно прилегает к ней, за счет этого отклонитель надежно зафиксирован в колонне бурильных труб 12, так же втулка 6 снижает вибрации штока 4. После установки под действием осевой нагрузки Р_ос и скоса на башмаке 8, шток 4 отклоняется, за счет шарнира 5 угол перекоса штока 4 фиксируется. Резцы 10 врезаются в породу, за счет этого фиксация штока 4 на забое. По мере фрезерования стенки скважины и углубления шток 4 под действием осевого усилия заезжает внутрь отклонителя, сжимая пружину 7. При обуривании интервала, равному длине штока 4, при надобности можно повторить выше перечисленные операции. После вынимают отклонитель, опускают керноприемник и продолжается бурение.