Пристрій для направленого буріння

Реферат: Пристрій для направленого буріння включає породоруйнівний орган та з'єднувальний шарнірний механізм. Для орієнтації пристрою незалежно від значень осьового навантаження та твердості порід пристрій має корпус, в якому уздовж встановлено породоруйнівний орган, який складається з ланцюгів, що виступають за межі контуру корпусу, та зубчастих дисків, які встановлено співвісно, із відповідним збільшенням їх діаметра в напрямку до зовнішньої стінки корпусу. У верхній частині корпусу за допомогою зубчастого з'єднання та змінної втулки встановлено шарнірний механізм. UA 111351 C2 (12) UA 111351 C2 UA 111351 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Винахід належить до бурової техніки, а саме до пристроїв для направленого буріння свердловин і призначений для штучного викривлення свердловин. Відомий пристрій для направленого буріння, що містить породоруйнівний наконечник, складений корпус та висувний повзун, розташований в корпусі (SU 386117, 14.06.1973). Недоліками такого пристрою є складність конструкції та нестабільність роботи вузлу викривлення. При цьому значно зменшується точність штучного викривлення. Найбільш близьким по технічній суті та результату, що досягається, є пристрій для направленого буріння, що містить корпус, породоруйнівний орган та шарнірний перехідник (US 5671816 A, 30.09.1997). Недоліками такого пристрою є значна інтенсивність викривлення при створенні необхідного осьового навантаження та складність регулювання кута перекосу. В основу винаходу поставлено задачу удосконалення пристрою для направленого буріння, в якому конструктивні особливості виконання та функціонування робочих органів забезпечують необхідну просторову орієнтацію пристрою незалежно від значень осьового навантаження та твердості порід, і як наслідок цього підвищуються: якість реалізації заданого профілю свердловини, стабільність та точність процесу штучного викривлення, незалежно від розробленості стовбура; створюються умови для реалізації відповідних значень осьового навантаження на пристрій; за рахунок цього досягається повне виконання геологічного завдання при бурінні свердловин, підвищується інтенсивність та ефективність ведення робіт, збільшується рейсова швидкість буріння. Задача вирішується тим, що у відомому пристрої для направленого буріння, який включає породоруйнівний орган та з'єднувальний шарнірний механізм, згідно із винаходом, міститься корпус, в якому уздовж встановлено породоруйнівний орган, який складається з ланцюгів, що виступають за межі контуру корпусу, та зубчастих дисків, які встановлено співвісно, із відповідним збільшенням їх діаметра в напрямку до зовнішньої стінки корпусу, у верхній частині якого за допомогою зубчастого з'єднання та змінної втулки встановлено шарнірний механізм. На кресленні наведена загальна схема пристрою для направленого буріння, де 1 - корпус, 2 - зубчасті диски, 3 - зірочки, що змонтовані на осі 4 та допоміжній осі 5. Зубчасті диски 2 та зірочки 3 закріплено на осях 4 і 5 за допомогою дворядних підшипників кочення 6. Ланцюги 7, що виступають за межі контуру корпусу 1, оснащені зубцями 8 і кінематично пов'язані з зубчастими дисками 2 та зірочками 3. Зубчасті диски та зірочки можуть обертатися. Видалення зруйнованої породи з забою відбувається за рахунок подавання промивної рідини через циркуляційний канал 9. Відхилення корпусу пристрою відносно осі бурильних труб та стовбура свердловини відбувається за рахунок наявності спеціального механізму, що складається зі втулки 10 шарніра 11 та перехідника 12. Пристрій працює наступним чином: його орієнтовано спускають на забій свердловини, в положенні збігу напрямку дії та необхідного напрямку викривлення. При встановленні пристрою на забій і відповідного просторового розташування, обумовленого взаємним впливом ступеневого розміщення зубчастих дисків 2 та конструктивним виконанням шарніра 11, ланцюги 7, на зовнішній поверхні яких розміщені зубці 8 та зубчасті диски 2, починають руйнувати породу. Ланцюги 7 та зубчасті диски 2, а внаслідок кінематичного зв'язку і зірочки 3, обертаються під впливом сил реакції забою свердловини. За рахунок наявності одночасного контакту ланцюгів 7 із забоєм та стінками свердловини забезпечуються плавний набір кривизни і жорстке центрування пристрою із відповідним калібруванням стінок, без їх невиправданого розроблення, що є результатом гвинтоподібного переміщення породоруйнівних елементів. Кут відхилення свердловини складається з суми кутів, що досягається кожним з дисків 2, тобто α+β+γ. Обертання на пристрій передається за допомогою зубчастого з'єднання між шарніром 11 та корпусом 1. Задля виключення можливості провертання шарніра 11 усередині перехідника 12, його насаджено жорстко, що є результатом наявності зубчастого контакту. Зміною втулки 10 досягається певне обмеження максимального значення кута перекосу пристрою. Відмінність діаметрів зірочок позитивно впливає на забійні процеси руйнування гірської породи та створює умови для якнайефективнішого руйнування, а саме сколювання. Цей механізм пов'язаний з виникненням значних знакозмінних напружень, обумовлених наявністю моментів пар сил між трьома рухомими ланцюгами. Крім того, інтенсивність викривлення стовбура свердловини безпосередньо визначається можливістю оперативної заміни робочих органів пристрою - ланцюгів 7 і зубчастих дисків 2, та додаткового обмеження кута перекосу за рахунок втулки 10 відповідно до необхідних геометричних співвідношень, навіть у польових умовах. При симетричній заміні положення зубчастих дисків 2 пристрій можна також використовувати для виправлення викривленого стовбура свердловини. 1 UA 111351 C2 В результаті впровадження винаходу очікується підвищення техніко-економічних показників на 80-110 %. При цьому з'явиться можливість стабілізації процесу штучного викривлення свердловин. 5 10 ФОРМУЛА ВИНАХОДУ Пристрій для направленого буріння, який включає породоруйнівний орган та з'єднувальний шарнірний механізм, який відрізняється тим, що має корпус, в якому уздовж встановлено породоруйнівний орган, який складається з ланцюгів, що виступають за межі контуру корпусу, та зубчастих дисків, які встановлено співвісно, із відповідним збільшенням їх діаметра в напрямку до зовнішньої стінки корпусу, у верхній частині якого за допомогою зубчастого з'єднання та змінної втулки встановлено шарнірний механізм. Комп’ютерна верстка О. Гергіль Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2