ОТКЛОНИТЕЛЬ КЛИНОВОЙ

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.
Известен отклонитель [АС №1089224, МПК E21B 7/08, 15.12.1981 г.], содержащий переводник, спускной клин, клин-отклонитель с желобоообразной поверхностью, в котором клин-отклонитель связан с возможностью радиального перемещения с узлом опоры, в корпусе которого установлены выдвижные в радиальном направлении при взаимодействии с распорным корпусом плашки с узлом их фиксации. Отклонитель снабжен подпружиненным толкателем, установленным с возможностью взаимодействия его верхнего торца с клином-отклонителем и связанным хвостовой частью с помощью срезных элементов с распорным конусом, причем клин-отклонитель в нижней части имеет наклонную относительно оси отклонителя сквозную прорезь, а узел опоры - размещенный в прорези палец.
Недостатком известного технического решения является металлоемкость устройства, отсутствие гарантии получения заданного угла зарезки бокового ствола скважины из-за того, что не обеспечивается плотное прилегания клина к стенкам скважины и смещения нижней части инструмента за счет наличия прорези под углом к оси отклонителя. В прорези имеется палец, который перемещается вместе с клином в радиальном направлении, но нет фиксирующего элемента осуществляющего стопорение клина-отклонителя после плотного прилегания его боковой поверхности к стенке скважины. Следовательно, нижняя часть клина-отклонителя может свободно отклоняться и в противоположную сторону, образуя зазор между поверхностями контакта. Это в свою очередь приведет к изменению угла зарезки скважины, увеличению времени фрезерования окна в обсадной колонне. Нет гарантии плотного прилегания и верхней части клина-отклонителя в связи с тем, что стопоры, сдерживающие верхнюю часть клина-отклонителя от перемещения рассчитаны на работу в момент спуска компоновки, в процессе же фрезерования при зарезке «окна» стопроры срезаются и между верней частью клина и стенкой скважины появляется зазор, который приводит к повышению металлосъема клина при фрезеровании, увеличивает время фрезерования, изменяет угол зарезки, уменьшая надежность устройства в работе.
Наиболее близким к предлагаемому техническому решению - прототипом [RU 2148697, МПК E21B 7/08, 20.07.1998] является устройство 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.
В прототипе при осевой 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 угла зарезки скважины и увеличению времени фрезерования окна, наличие жестких связей, выполненных посредством сварки усложняет его сборку.
Технической задачей является разработка конструкции клинового отклонителя, которая упрощает сборку изделия, исключает качение, благодаря полному прижатию корпуса опоры по всей длине к обсадной колонне и исключению точки качения конструкции, тем самым обеспечивая повышенную надежность конструкции и ее эффективное применение.
Технический результат достигается тем, что отклонитель клиновой, содержащий 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.
На фиг.1 (а-г) схематически представлен отклонитель клиновой в разрезе с сечениями А-А, Б-Б, В-В; на фиг.2 показана позиция клин-отклонителя после установки на забой/
Отклонитель клиновой (фиг.1а), содержащий клин-отклонитель 1, корпус 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 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, наример, 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 опорой 5, с другой стороны имеются зубья обеспечивающие врезание в обсадную колонну и фиксацию опоры. Корпус 2 выполнен в виде полого цилиндра, с внутренним диаметром соответствующим максимальному диаметру 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 выполнена проточка диаметром соответствующим внутреннему диаметру корпуса 2 опоры и отверстие, в которое вставляется неупругая часть муфты и жестко крепиться осью 7 к клину-отклонителю. Корпус 2, опора 5 соединены срезными болтами 8, ограничивающими осевое перемещение корпуса 2 относительно опоры 5.
Отклонитель клиновой работает следующим образом.
Отклонитель в собранном состоянии спускается в скважину на комплекте фрезеров до забоя. Производится разгрузка бурильной колонны с нагрузкой ~6 тонн. 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.
По сравнению с прототипом предлагаемая полезная модель имеет преимущества:
- простота сборки отклонителя клинового без использования сварки, однозначное соединение клина-отклонителя и опоры;
- за счет шарнирного соединения и свободного поворота полумуфты относительно корпуса опоры обеспечивается «гибкость» отклонителя при спуске компоновки;
- опора прижимается всей противоположной от плашки поверхностью к обсадной колонне, что гарантирует дополнительную фиксацию;
- полумуфта выполняет роль упругого элемента, благодаря которому выбираются все зазоры и неточности при изготовлении инструмента и происходит надежная фиксация опоры
Совокупность указанных преимуществ позволяет обеспечить выполнение поставленной технической задачи.