Разработка автоматического самоориентирующего устройства для условий наклонно-направленного бурения

Аннотация

Скубко А. В. Разработка автоматического самоориентирующего устройства для условий наклонно-направленного бурения. В статье приводиться конструкция, а также описание принципа действия разрабатываемого самоориентирующего устройства.

Автоматическое самоориентирующее устройство

Принцип самоориентирования, основан на способности, эксцентрично подвешенной массы, занимать в наклонной скважине определенное положение. Самоориентирующие системы позволяют ориентировать отклонители без спуска в скважину электрических, гидравлических или механических датчиков.

Основой для разработки устройства принята схема автоматического забойного ориентатора АЗОР. Разрабатываемый ориентатор (рис. 1) включает переходник 2 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.

Рисунок 1 – Автоматический ориентатор

Установившийся в апсидальной плоскости шарик 3 фиксируется в корзине 9, которая жестко связана с корпусом ориентатора 10 и соответственно с колонной бурильных труб.

Вал 4 опирается на пружину 11, а в нижней части имеет клапан с шариком 12, боковыми отверстиями 13 и резиновыми уплотнениями. Отверстия 13 предназначены для обеспечения циркуляции промывочной жидкости после завершения процедуры ориентирования.

Для передачи вращающего момента ориентирования служат шпонки 14 и 15, с помощью которых проворачивается шпоночный вал 16.

Вал 4 может имеет продольный ход на расстояние Н, а шпоночный вал 16 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 L. При этом перемещении стакана 5 и вала 4 приводит к сжатию пружины 11 и ходу шпонки 14.

На нижней шейке шпоночного вала 16 нанесена метка нулевая точка 17 угла установки отклонителя. Метка 17 нанесена диаметрально противоположно пазу 6 стакана 5.

Резьба в полумуфте 18 и резьба 19 предназначены для соединения переходника 1 с корпусом ориентатора. Соединения резьб 19 перехоника 1 и резьбы в полумуфте 18 производится после ориентирования и постановки отклонителя на забой продольным перемещением ориентатора вдоль шпоночного вала 16 в направлении переходника 1 и последующим вращением колонны.

Ориентатор опускается на колоне бурильных труб в скважину и подвешивается над забоем на расстоянии 1 м. Ориентирование снаряда происходит за счет поворота отклонителя на заданный, заранее рассчитанный, угол. В наклонной скважине шарик 3 перекатывается в канавке вала 4 и устанавливается в апсидальной плоскости. Под действием подаваемой от насоса жидкости поршень 8 и стакан 5, соединенные фиксатором 7, смещаются вниз. Поворот вала 4 происходит при контакте стакана 5 с шариком 3, который при смещении вала вниз фиксируется в корзине 9. Через шпоночные соединения поворот вала 4 передается валу 16 и далее через переходник 1 на отклоняющее устройство.

Стакан 5 и вал 4 под действием давления жидкости продолжают перемещаться вниз, сжимая пружину 11 до тех пор пока жидкость не выйдет во внутреннюю полость вала 16 через боковые отверстия 13. При этом давление на манометре упадет, что будет свидетельствовать о завершении процесса ориентирования.

Ориентатор вместе с отклонителем без вращения ставят на забой. Ориентатор перемещается вниз и соединяется резьбой 19 переходника 1 с резьбой полумуфты 18. После чего начинается непосредственно процесс бурения направленной скважины.