Разработка автоматического самоориентирующего устройства

Аннотация

Скубко А. В. Разработка автоматического самоориентирующего устройства. На основе существующей схемы автоматического забойного ориентатора АЗОР разработан механизм и принцип действия автоматического самоориентирующего устройства.

Автоматическое самоориентирующее устройство

Существуют системы для самоориентирования отклонителей непрерывного действия, которые позволяют ориентировать отклонители без спуска в скважину электрических, гидравлических или механических датчиков.

Упрощенная схема наиболее совершенной системы самоориентирования дана на рис. 1.

Ориентатор включает корпус 1, внутренняя поверхность которого выполнена в виду развертки винтовой поверхности 2 с пазом 3 на верхнем перегибе развертки. Внутри корпуса находится вал 4, на уступе которого (вид А) выполнена корзина 6 в виде радиально размещенных пазов, соответствующих диаметру шарика 5. Вал 4 может свободно перемещаться относительно корпуса 1 и соединяться с ним в нижнем положении с помощью зубчатых муфт 7 и 8.

На поверхности корпус 1 и отклонитель 10 соединяются с помощью переходника 9 так, чтобы отклонитель располагался под заданным углом установки, а паз 3 винтовой поверхности корпуса находился внизу. Снаряд опускают в скважину и ставят на забой. Шарик 5 перекатывается по уступу корпуса и занимает нижнее положение, т. е. находится в апсидальной плоскости скважины. Поднимают снаряд над забоем, не поворачивая колонны.

При этом вал 4 рассоединяется по полумуфтам 7 и 8 с корпусом и подхватывает шарик 5 одним из пазов корзины 6. Корпус 1 вместе с отклонителем 10 поворачивается, скользя винтовой поверхностью 2 по шарику, до тех пор, пока он не попадет в паз 3. Таким образом, паз 3 оказывается в нижнем положении, в котором отклонитель 10 находится под заданным углом установки.

Опускают снаряд на забой, полумуфты при этом соединяются и при бурении передают вращение от колонны бурильных труб на вал отклонителя.

На базе описанной схемы проводится разработка конструкции ориентатора.

Основой для разработки принята схема автоматического забойного ориентатора АЗОР. Разрабатываемый ориентатор (рис. 2) включает переходник для соединения ориентатора с бурильной колонной. Механизм ориентирования включает шарик 3, помещенный в кольцевую проточку вала 4, стакан 5 со скошенной винтовой поверхностью и пазом 6. Стакан 5 соединен с валом 4 фиксатором 7. Над стаканом 5 располагается поршень 8 с гидроуплотнениями, а над поршнем 8 в валу 4 выполнено отверстие 9 для попадания жидкости в полость над поршнем 8.

Установившийся в апсидальной плоскости шарик 3 фиксируется в корзине 10, которая жестко связана с корпусом ориентатора 11 и соответственно с колонной бурильных труб.

Вал 4 опирается на пружину 12, а в нижней части имеет клапан с шариком 13, боковыми отверстиями 14 и резиновыми уплотнениями. Отверстия 14 предназначены для обеспечения циркуляции промывочной жидкости после завершения процедуры ориентирования.

Для передачи вращающего момента ориентирования служат шпонки 15 и 16, с помощью которых проворачивается шпоночный вал 17.

Вал 4 может имеет продольный ход на расстояние Н, а шпоночный вал 17 перемещение на расстояние F, которое должно быть равно расстоянию S (F > S). Расстояние Н должно быть не менее хода стакана 5 с валом 4 на расстояние 1. При этом перемещении стакана 5 и вала 4 приводит к сжатию пружины 12 и ходу шпонки 15 по канавке 18 в валу 4.

На нижней шейке шпоночного вала 17 нанесена метка нулевая точка 21 угла установки отклонителя. Метка 21 нанесена диаметрально противоположно пазу 6 стакана 5.

Резьба в полумуфте 19 и резьба 20 и переходнике предназначены для соединения переходника 1 с корпусом ориентатора 11. Соединения резьб 20 и резьбы в полумуфте 19 производится после ориентирования и постановки отклонителя на забой продольным перемещением ориентатора вдоль шпоночного вала 17 в направлении переходника 1 и последующим вращением колонны. После этого можно начинать бурение отклонителем.