ОТКЛОНИТЕЛЬ КЛИНОВОЙ

Полезная модель относится к буровой технике, в частности, к механическим отклонителям с использованием клина-отклонителя. Оно может быть использовано для прорезания «окна» в обсадной колонне и забуривании бокового ствола в скважину с использованием клина-отклонителя и узла опоры (якоря), закрепленного на стенках скважины без опоры на забой.
Известен отклонитель [RU 2148697, МПК E21B 7/08, 20.07.1998] являющийся устройством в виде отклонителя клинового, содержащего клин-отклонитель, опору, плашку с зубьями на внешней поверхности, срезной болт, причем он содержит шарнир, выполненный в виде полумуфты, имеющей неупругую и упругую часть, неупругая часть полумуфты жестко соединена с клином-отклонителем, а упругая часть полумуфты расположена в корпусе опоры цилиндрической формы с возможностью качательного движения по поверхности пальца, соединяющего их, и зафиксирована от продольных перемещений жестким соединением торцов пальца с корпусом опоры, опора выполнена в виде корпуса цилиндрической формы и распорного клина, размещенного в зазоре между упругой частью и корпусом и закрепленного срезным болтом, полумуфта размещена в верхней части опоры в окне корпуса с возможностью перемещения и выхода нижней упругой части полумуфты к стенке обсадной колонны в окно, выполненное в задней части корпуса опоры цилиндрической формы, плашка на внутренней поверхности выполнена в виде выступа трапециевидной формы, а на части опоры, выполненной в виде распорного клина, имеется паз по форме соответствующий выступу.
К недостаткам данного технического решения можно отнести то, что при нагрузке на клин-отклонитель возможно качение опоры относительно плашки, и отход клина от поверхности контакта, что негативно скажется на качестве вырезаемого окна, приведя к изменению ума зарезки скважины и увеличению времени фрезерования окна, а наличие жестких связей, выполненных посредством сварки усложняет сборку устройства.
Наиболее близким к предлагаемому техническому решению - прототипом являеется устройство в виде отклонителя клинового, содержащего клин-отклонитель, опору, плашку с зубьями на внешней поверхности, срезной винт, шарнир, выполненный в виде полумуфты, имеющий неупругую и упругую часть, неупругая часть полумуфты жестко соединена с клином-отклонителем, а упругая часть полумуфты, расположена в верхней части корпуса опоры с возможностью качательного движения по поверхности пальца, соединяющего их, опора выполнена в виде корпуса цилиндрической формы и распорного клина, размещенного в зазоре между упругой частью полумуфты и корпусом и закрепленного срезным винтом, причем распорный клин выполнен в форме конуса, на боковой поверхности которого выполнены две наклонные поверхности с противоположных сторон, по одной из которой перемещается упругая часть полумуфты, а по другой плашка, плашка на внутренней поверхности выполнена в виде паза, а на части опоры, выполненной в виде конуса, имеется выступ по форме соответствующий пазу плашки [RU 132833, МПК E21B 7/08,10.09.2012 г.].
Недостатком известного технического решения является необходимость наличия забоя для закрепления устройства на стенках скважины, что обусловлено невозможностью фиксации отклонителя без наличия точки опоры.
Задача, на решение которой направлено заявляемое техническое устройство, заключается в повышении эффективности использования отклонителя клинового, путем разработки такой конструкции, которая позволит закрепить устройство на стенках скважины без опоры на забой, что исключает из технологического процесса операции по установке цементного моста и его подбуриванию, тем самым достигается технический результат - сокращение (минимум на 24 часа) времени работ и их стоимости, что в совокупности позволит значительно повысить результативность процесса прорезания «окна» в обсадной колонне и забуривания бокового ствола в скважину.
Технический результат достигается с помощью отклонителя клинового, содержащего клин-отклонитель, опору, плашку с зубьями на внешней поверхности, срезной винт, шарнир, выполненный в виде полумуфты, имеющий неупругую и упругую часть, где неупругая часть полумуфты жестко соединена с клином-отклонителем, а упругая часть полумуфты, расположена в верхней части корпуса опоры с возможностью качательного движения по поверхности пальца, соединяющего их, опора выполнена в виде корпуса цилиндрической формы и распорного клина, размещенного в зазоре между упругой частью полумуфты и корпусом и закрепленного срезным винтом, а распорный клин выполнен в форме конуса, на боковой поверхности которого выполнены две наклонные поверхности с противоположных сторон, по одной из которой перемещается упругая часть полумуфты, а по другой плашка, плашка на внутренней поверхности выполнена в виде паза, а на части опоры, выполненной в виде конуса, имеется выступ по форме соответствующий пазу плашки, к распорному клину опоры через переводник присоединен ствол, на который надет блок, имеющий захваты с пружинами, колодки фрикционные с пружинами, крышки, привинченные с винтами, винты направляющие, а так же конус, манжета, причем для выбора зазора между манжетой и переводником на переводник накручен упор.
Сущность технического решения поясняется чертежами.
На рис. 1 схематически представлен отклонитель клиновой в разрезе с сечениями Α-A, Б-Б, В-В, Г-Г; на рис. 2 показана позиция клин-отклонителя после установки в скважине.
Отклонитель клиновой (рис. 1), содержащий клин-отклонитель 1, корпус опоры цилиндрической формы 2, плашку 3 с зубьями на внешней поверхности, транспортные срезные винты 8, содержит шарнир в виде полумуфты с верхней неупругой частью и нижней упругой частью 4. Упругая часть полумуфты 4 закреплена на корпусе опоры 2 через прорезь пальцем 6 и может свободно поворачиваться относительно пальца 6 в пределах корпуса, что обеспечивает свободный поворот клина-отклонителя 1 относительно опоры. Внутри нижней части корпуса опоры 2 в зазоре между упругой частью полумуфты 4 и корпусом опоры 2 размещен элемент опоры - распорный клин 5 в форме конуса, на боковой поверхности которого выполнены две наклонные поверхности с диаметрально противоположных сторон. Одна наклонная поверхность служит для отклонения упругой части полумуфты 4 во время фиксирования опоры в скважине, вторая наклонная поверхность имеет выступ, например, в виде «ласточкиного хвоста» и предназначена для выдвижения плашки 3. Плашка 3 имеет с одной стороны наклонную поверхность с пазом, например, в виде «ласточкиного хвоста» посредством которого она связана с распорным клином опоры 5, с другой стороны имеются зубья обеспечивающие врезание в обсадную колонну и фиксацию опоры. Корпус опоры 2 выполнен в виде полого цилиндра, с внутренним диаметром соответствующим максимальному диаметру распорного клина опоры 5, имеет окно для плашки 3. Клин-отклонитель имеет наклонную поверхность в виде желоба для направления фрезы для вырезания окна. В месте соединения клина-отклонителя с неупругой частью полумуфты для жесткого крепления выполнена, например, проточка диаметром, соответствующим внутреннему диаметру корпуса опоры 2, и отверстие, в которое вставляется неупругая часть муфты и жестко крепиться осью 7 к клину-отклонителю. Корпус опоры 2, распорный клин опоры 5 соединены срезными болтами 8, ограничивающими осевое перемещение корпуса опоры 2 относительно распорного клина опоры 5. К распорному клину опоры 5 через переводник 12 присоединяется ствол 9, на который надет блок 15, имеющий захваты 17 с пружинами 16, колодки фрикционные 13 с пружинами 14, крышки 19, привинченные винтами 20, винты направляющие 18, а также конус 10, манжета 21. Для выбора зазора между манжетой и переводником на переводник 12 накручен упор 11.
Отклонитесь клиновой работает следующим образом.
Отклонитель в собранном состоянии спускается в скважину на комплекте фрезеров, при достижении заданной глубины производится подъем бурильной колонны не менее чем на 0,8 метра. При этом блок 15, оставаясь неподвижным относительно обсадной колонны, за счет сил трения колодок фрикционных 13 о стенки обсадной колонны, перемещается вниз относительно ствола 9, винты направляющие 18 передвигаются по пазам. Затем бурильная колонна опускается, захваты 17 входят во взаимодействие с конусом 10 и внутренней поверхностью обсадной колонны тем самым производится предварительная фиксация блока 15 относительно обсадной колонны. После производится разгрузка бурильной колонны с осевой нагрузкой до 6 тонн, которая передается через переводник 12 и упор 11 на манжету 21. Манжета 21 деформируется и уплотняет межтрубное пространство, тем самым закрепляя устройство на стенках скважины без опоры на забой. В процессе разгрузки происходит срезание транспортных срезных винтов опоры ограничивающих осевое перемещение корпуса опоры относительно распорного клина. После среза транспортных срезных винтов под действием нагрузки происходит перемещение вниз корпуса относительно распорного клина в форме конуса, при этом корпус толкает плашку по наклонной поверхности конуса и происходит ее плоскопараллельное выдвижение и врезание зубьями в обсадную колонну. При этом происходит прижатие корпуса опоры с клин-отклонителем к обсадной колонне с противоположной стороны от плашки. При движении корпуса опоры вниз также происходит движение вниз упругой части полумуфты и отклонение ее по наклонной поверхности распорного клина опоры, находящейся на противоположной стороне от плашки. Благодаря тому, что клин-отклонитель жестко связан с полумуфтой, которая в свою очередь, двигаясь по наклонной поверхности, поворачивает клин-отклонитель относительно оси и прижимает его к стенке скважины с противоположной стороны желоба клина в его верхней части.
Нижняя часть клина-отклонителя прижимается к обсадной колонне со стороны желоба, таким образом, обеспечивается надежное прижатие клина-отклонителя в диаметрально противоположных точках. Благодаря полумуфте, выполняющей роль упругого элемента системы, отклонитель надежно фиксируется в обсадной колонне. В процессе фиксации отклонителя нагрузка доводится до 10 тонн при которой происходит срезка транспортного срезного винта клина-отклонителя и рассоединение фрезера и клина. После чего начинается фрезерование окна в обсадной колонне.
В предлагаемом отклонителе клиновом основные элементы выполняются предпочтительно из стали 40ХН. Полумуфта и палец выполняются из стали, рассчитанной на прочность более высокую, чем возникающие нагрузки на отклонитель. Транспортные срезные винты выполняются из стали обеспечивающей необходимое усилие среза.
Таким образом, при реализации заявляемой полезной модели достигается технический результат - сокращение времени и стоимости работ по прорезанию «окна» в обсадной колонне и забуриванию бокового ствола в скважину, и, следовательно, обеспечивается решение задачи, на выполнение которой направлено заявляемое техническое устройство, а именно, повышается эффективность использования отклонителя клинового.
Сравнение предлагаемого устройства с прототипом выявило наличие нескольких отличительных признаков:
- наличие различных элементов в своей совокупности, образующих узел предварительного закрепления опоры отклонителя клинового на стенках скважины.
Наличие данных признаков свидетельствует о соответствии предлагаемого технического решения критерию «новизна».
В заявке приведены все средства, с помощью которых возможно осуществление полезной модели, что соответствует критерию «промышленная применимость».