SU1656114A1 - Arrangement for sinking inclined borehole by downhole motor - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к бурзнию глубоких скважин и м.б испопь оваьо дл  бурени  восход щего участка ствола скважины. Цель изобретени  - повыше че точности проведени  проектного профылр скаахины. Дл  этого нижн   секци  корпуса смещена относительно верхней в сторону изгмба отклонител  Поверхность отклони- тел  с выпуклой стороны и поверхность верхней секции корпуса с диаметрально противоположной ей стороны выполнены в виде фрикционных поверхностей. Устр-во инее опорный узел, выполненный в виде втулки 10 с клином 11 на внутренней поверхности со стороны, противоположной изгибу отклонител . Последний телескопически установлен в полости втулки 10 над клинок1. :м Шаг 5The invention relates to burznia deep wells and can be used to drill the upstream portion of the wellbore. The purpose of the invention is to improve the accuracy of the design profile of the scahina. For this, the lower section of the housing is offset from the upper toward the edge of the deflector. The deflector surface on the convex side and the surface of the upper housing section on the diametrically opposite side are made in the form of friction surfaces. The device is a frost support unit, made in the form of a sleeve 10 with a wedge 11 on the inner surface on the side opposite to the bend of the deflector. The latter is telescopically mounted in the cavity of the sleeve 10 above the blade1. : m Step 5

Description

11 с возможностью взаимодействи  с ним патрубка 12, св занного с втулкой 10 узлом передачи крут щего момента, Патрубок 12 расположен под углом к оси втулки 10, верхн   секци  корпуса изогнута , ее фрикционна  поверхность соприкасаетс  со11 with the interaction of a pipe 12 connected to the sleeve 10 by a torque transmission unit; The pipe 12 is angled to the axis of the sleeve 10, the upper section of the body is bent, its friction surface is in contact with

стенкой ствола скважины, а зубь  внедр ютс  в горную породу. В процессе бурени  первоначальное направление устройства будет сохран тьс  за счет взаимодействи  рабочей поверхности зубьев со стволом скважины. 7 ил.the borehole wall, and the teeth are embedded in the rock. During the drilling process, the original direction of the device will be maintained by the interaction of the working surface of the teeth with the wellbore. 7 il.

Изобретение относитс  к бурению глубоких скважин и может быть использовано дл  бурени  восход щего участка ствола скважины с использованием забойного двигател .The invention relates to the drilling of deep wells and can be used to drill the upstream portion of a wellbore using a downhole motor.

Цель изобретени  - повышение точности проведени  проектного профил  скважины .The purpose of the invention is to improve the accuracy of the design profile of the well.

На фиг. 1 изображено устройство дл  проводки наклонного ствола скважины забойным двигателем в транспортном положении; на фиг, 2 - то же, в рабочем положении; на фиг, 3 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 4 - сечение Б-Б на фиг. 1; на фиг. 5 т- опорный узел в транспортном положении; на фиг; 6 -то же, в рабочем положении; на фиг. 7 - сечение В-В на фиг. 5.FIG. 1 shows a device for guiding an inclined borehole with a downhole motor in a transport position; in FIG. 2, the same in the working position; FIG. 3 is a section A-A in FIG. one; in fig. 4 is a section BB in FIG. one; in fig. 5 t - supporting node in the transport position; in fig; 6 is the same in the working position; in fig. 7 is a sectional view BB in FIG. five.

Устройство дл  проводки наклонного ствола скважины забойным двигателем .включает корпус, состо щий из св занных трубчатым изогнутым отклонителем 1 верхней секции 2 и нижней секции 3, установленный в полости корпуса на осевых и радиальных опорах(не показаны)составной вал 4 с шарниром (не показан) в месте изгиба отклонител  1 и долотом 5 на конце. Вал 4  вл етс  валом забойного двигател  (не показан), который встраиваетс  в верхнюю секцию 2 корпуса, а над последней расположен опорный узел 6.A device for guiding the inclined borehole with a downhole motor includes a housing consisting of an upper section 2 and a lower section 3 connected by a tubular curved diverter 1 of an upper section 2 and a lower section 3, mounted on axial and radial bearings (not shown) with an articulated shaft 4 with a hinge (not shown ) at the bend point of the diverter 1 and chisel 5 at the end. The shaft 4 is a downhole motor (not shown), which is embedded in the upper section 2 of the housing, and the support node 6 is located above the latter.

Поверхность отклонител  1 с выпуклой стороны и поверхность верхней секции корпуса с диаметрально противоположной ей стороны выполнены в виде фрикционных- поверхностей 7, которые могут быть образо- ваны, например, плашками с продольными, наклоненными в сторону от ее оси симметрии зубь ми 8. Рабоча  поверхность 9 последних образована круговым цилиндром, диаметр основани  которого равен (или больше) диаметру долота 5. Нижн   секци  3 корпуса смещена в сторону изгиба отклонител  1 в плоскости симметрии устройства. Величина смещени  нижней секции 3 корпуса определ етс  из выражени The surface of the deflector 1 on the convex side and the surface of the upper section of the housing with the diametrically opposite side are made in the form of friction surfaces 7, which can be formed, for example, with dies with longitudinal teeth inclined away from its axis of symmetry 8. Working surface The latter 9 are formed by a circular cylinder, the base diameter of which is equal to (or larger) the bit diameter 5. The lower section 3 of the housing is shifted towards the bend of the deflector 1 in the plane of symmetry of the device. The amount of displacement of the lower section 3 of the housing is determined from the expression

В - 0,5 (Од - Dk - 2 Н) - L2 где Од - диаметр долота, м;B - 0.5 (Od - Dk - 2 H) - L2 where Od is the diameter of the bit, m;

DK - диаметр верхней секции корпуса, м; Н - толщина первого опорно-фиксирую- щего элемента, м;DK - diameter of the upper section of the body, m; H is the thickness of the first support-fixing element, m;

L - рассто ние от торца долота до местаL is the distance from the end of the bit to the point

изгиба отклон ющего угла, м;deflection angle bending, m;

EI - жесткость нижней секции корпуса на изгиб, кН/м ;EI - rigidity of the lower section of the body for bending, kN / m;

q - поперечна  составл юща  веса единицы длины первой секции корпуса, кН/м;q is the transverse component of the weight unit of the length of the first section of the hull, kN / m;

R - проектный радиус кривизны стволаR is the design radius of the curvature of the trunk

скважины, м.wells, m

Опорный узел 6 выполнен в виде втулки 10 с клином 11 на внутренней поверхности со стороны, противоположной изгибуотклонител , и телескопически установленного в полости втулки над клином с возможностью взаимодействи  с ним патрубка 12. Клин 11 жестко, а патрубок 12 узлом передачи крут щего момента, например шлицевым соединением 13 с зазором д , св заны с втулкой 10. При этом касательна  к направл ющей , образующей рабочую поверхность 14 клина 11, в крайнем верхней точке А должна быть параллельна оси втулки 10, а вThe support unit 6 is made in the form of a sleeve 10 with a wedge 11 on the inner surface on the side opposite to the bending of the diverter, and the telescopically mounted sleeve in the cavity above the wedge with the interface 12. The wedge 11 is rigid, and the connection 12 by the torque transmission node, for example a spline connection 13 with a clearance d is associated with the sleeve 10. In this case, tangent to the guide forming the working surface 14 of the wedge 11, at the extreme upper point A should be parallel to the axis of the sleeve 10, and

нижней (точка Б) - оси патрубка 12 в рабочем положении опорного узла 5. Втулка 10 и патрубок 12 на концах имеют резьбы 15 и 16 дл  соединени  соответственно с верхней секцией 2 корпуса и бурильными трубами 17. Герметичность опорного узла обеспечиваетс  за счет шарнирно установленной в полости втулки 10 трубы 18 с уплотнени ми 19.the bottom (point B) axis of the nozzle 12 is in the working position of the support assembly 5. The sleeve 10 and the nozzle 12 have threads 15 and 16 at the ends for connection respectively with the upper section 2 of the housing and drill pipes 17. The tightness of the support assembly is ensured by the cavity of the sleeve 10 of the pipe 18 with seals 19.

Устройство работает следующим образом .The device works as follows.

В зависимости от проектного радиуса кривизны ствола скважины, рассто ни  от торца долота до места изгиба отклонител  1 (длина направл ющего участка устройства),Depending on the design radius of curvature of the borehole, the distance from the end of the bit to the bend point of the deflector 1 (the length of the guide section of the device),

диаметра долота 5 в соответствии с выражением (1) определ етс  величина смещени  В нижней секции 3 корпуса.bit diameter 5 in accordance with the expression (1) is determined by the amount of displacement In the lower section 3 of the housing.

На основании данных кавернометрии определ етс  кривизна рабочей поверхности 9 зубьев 8, Затем с использованием известных методов рассчитываетс  толщина плашки, образующей фрикционную поверхность 7, т.е. рассто ние от рабочей поверхности 9 до верхней секции 2 корпусаBased on the caliper data, the curvature of the working surface 9 of the teeth 8 is determined. Then, using known methods, the thickness of the plate forming the friction surface 7, i.e. distance from working surface 9 to upper body section 2

устройства.devices.

Устройство с установленными над ним средствами контрол  за параметрами ствола скважины и пространственным положением долота 5 на бурильных трубах спускаетс  в скважину.A device with means for monitoring the parameters of the borehole and the spatial position of the bit 5 on the drill pipes is lowered into the well.

Над забоем ствола скважины устройство ориентируетс  в проектном направлении . Затем долото 5 устанавливаетс  на забои скважины и на устройство за счет веса колонны бурильных труб действует сжимающа  осева  нагрузка, под вли нием которой патрубок 12, перемеща сь по рабочей поверхности 14 клина 11, занимает крайнее нижнее положение. При этом патрубок 12 расположен под углом к оси втулки 10, верхн   секци  2 корпуса изгибаетс , ее фрикционна  поверхность 7 соприкасаетс  со стенкой ствола скважины, а зубь  8 внедр ютс  в горную породу. Вращающий момент от забойного двигател , который может быть расположен, например, в верхней секции 2, через вал 4 передаетс  долоту 5. Вал 4 установлен в нижней секции 3 на осевых и радиальных опорах и св зан с валом забойного двигател .Above the bottom of the borehole, the device is oriented in the design direction. Then the bit 5 is installed on the bottom of the well and a compressive axial load acts on the device due to the weight of the drill pipe string, under the influence of which the nozzle 12 moves along the working surface 14 of the wedge 11, occupies the lowest position. In this case, the nozzle 12 is located at an angle to the axis of the sleeve 10, the upper section 2 of the housing is bent, its friction surface 7 is in contact with the wall of the borehole, and the tooth 8 is inserted into the rock. The torque from the downhole motor, which may be located, for example, in the upper section 2, is transmitted through the shaft 4 to the bit 5. The shaft 4 is installed in the lower section 3 on axial and radial bearings and connected to the shaft of the downhole motor.

8 процессе бурени  первоначальное направление устройства сохран етс  за счет взаимодействи  рабочей поверхности 9 зубьев 8 со стволом скважины.8, the drilling process maintains the original direction of the device by interacting the working surface 9 of the teeth 8 with the wellbore.

Так как ось долота в каждый момент времени практически совпадает с касательной к оси ствола скважины, что обеспечиваетс  геометрией направл ющей части устройства, включающей долото 5, нижнюю секцию 3 корпуса с валом 4, отклонитель 1, а отклон юща  сила на долоте 5 равна нулю, то кривизна ствола скважины по мере ее углублени  не измен етс . При этом существенно повышаетс  ресурс работы долота 5, радиальных и осевых опор вала 4.Since the axis of the bit at each moment of time almost coincides with the tangent to the axis of the wellbore, which is provided by the geometry of the guide part of the device, including the bit 5, the lower section 3 of the housing with the shaft 4, the deflector 1, and the deflecting force on the bit 5 is zero, then the curvature of the wellbore does not change as it deepens. This significantly increases the service life of the bit 5, the radial and axial bearings of the shaft 4.

мm

При подъеме устройства оно занимает транспортное положение. Вращением колонны бурильных труб устройство можно установить в другое положение При этомWhen lifting the device, it takes the transport position. By rotating the drill pipe string, the device can be set to another position.

вращающий момент от бурильной колонны к корпусу устройства передаетс  через шли- цевое соединение 13 патрубка 12 с втулкой 10. Герметичность опорного узла 5 обеспечиваетс  трубой 17 с уплотнени ми 19.torque from the drill string to the device body is transmitted through the spline connection 13 of the nozzle 12 with the sleeve 10. The tightness of the support assembly 5 is provided by the pipe 17 with seals 19.

Использование устройства дл  проводки наклонного ствола скважины позвол ет осуществл ть проводку скважины с минимальными отклонени ми от проектного ее профил .The use of a device for wiring an inclined wellbore allows the well to be wired with minimal deviations from its design profile.

Claims (1)

Формула изобретени Invention Formula Устройство дл  проводки наклонного ствола скважины забойным двигателем, включающее корпус, состо щий из св занных трубчатым изогнутым отклонитепемA device for wiring an inclined borehole with a downhole motor, comprising a housing consisting of connected bent tubular deflect верхней и нижней секций, установленный в полости корпуса на осевых и радиальных опорах составной вал с долотом и шарниром в месте изгиба отклонител  и расположенный над верхней секцией корпусаupper and lower sections, mounted in the body cavity on axial and radial bearings composite shaft with a chisel and a hinge at the bend of the deflector and located above the upper section of the body опорный узел, отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности проведени  проектного профил  скважины, нижн   секци  корпуса смещена относительно верхней в сторону изгиба отклонигел , поверхностьThe support assembly, characterized in that, in order to improve the accuracy of the design profile of the well, the lower section of the housing is shifted relative to the upper in the direction of bending, the deflection surface последнего с выпуклой стороны и поверхность верхней секции корпуса с диаметрально противоположной ей стороны выполнены в виде фрикционных поверхностей , а опорный узел - в виде втулки с клином на внутренней поверхности со стороны, противоположной изгибу отклонител , и телескопически установленного в полости втулки над клином с возможностью взаимодействи  с ним патрубка, св занного с втулкой узлом передачи крут щего момента,the latter with a convex side and the surface of the upper section of the housing with a diametrically opposite side are made in the form of friction surfaces, and the support assembly is in the form of a sleeve with a wedge on the inner surface on the side opposite to the deflector's bend and telescopically mounted in the cavity of the sleeve above the wedge with the possibility of interaction there is a nozzle connected to the sleeve with a torque transmission unit, Ц 7C 7 /7/ 7 Фиг. FIG. Фиг.(+Fig. (+ Фиг. 2FIG. 2 дd (О(ABOUT Фиг. ГFIG. R