УПРАВЛЯЕМЫЙ МЕХАНИЗМ ПЕРЕКОСА

Полезная модель относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть использовано в буровой технике, в частности в устройствах, предназначенных для изменения направления буровой скважины и предназначено для проводки наклонно направленных и горизонтальных скважин.
Известна конструкция "управляемый отклонитель" по авторскому свидетельству N 1359432, Е21В 7/08, 20.12.85, в котором устройство для перекоса частей забойного двигателя, состоит из двух вращающихся на цапфе трубчатых секций, соединенных между собой подпружиненным фиксатором, ось цапфы наклонена под равным углом к оси каждой трубчатой секции, вал устройства кинематически связан с частями забойного двигателя через подшипниковые опоры, каждая из которых имеет втулки, эксцентриковые относительно оси цапфы, причем эксцентриситет направлен в одну сторону. Верхняя втулка жестко связана с нижней трубчатой секцией, а нижняя с верхней. При увеличении расхода промывочной жидкости фиксатор разъединяет трубчатые секции, которые вращаются в противоположные стороны, отклоняя вал в угловом направлении. При снижении расхода буровой жидкости до рабочего фиксатор под действием пружины входит в соответствующее отверстие верхней трубчатой секции, фиксируя устройство в соответствующем угловом положении.
Недостатком аналога является низкая надежность и невозможность получения высокоточного угла отклонения, что обусловлено ступенчатым изменением углов установки отклонителя с прохождением ряда промежуточных углов и возможностью заклинивания при этом нижней компоновки, что существенно снижает эксплуатационные возможности устройства.
В качестве прототипа принят "управляемый отклонитель" по заявке РФ №94035985/03, Е21В 7/08, 26.09.1994, в котором описано устройство для искривления скважин, в корпусе управляемого гидравлического механизма перекоса расположены вал, состоящий из двух шарнирно соединенных частей, механизм перекоса нижней части вала с приводом, шарнирная опора нижней части вала и муфта сцепления. Механизм перекоса выполнен в виде поворотной втулки со спиральными пазами, двух сопряженных между собой по наклонным цилиндрическим рабочими поверхностями эксцентричных колец, одно из которых закреплено на корпусе, а другое - на поворотной втулке, подпружиненного относительно корпуса кольцевого поршня с пальцами, которые взаимодействуют со спиральными пазами втулки. Привод механизма перекоса выполнен в виде лопаточного узла, статор которого установлен на поворотной втулке, а ротор - на верхней части вала. Шарнирная опора выполнена в виде радиально-сферического подшипника и расположенных по обе стороны от него опорных колец вала и корпуса со сферическими рабочими поверхностями, между которыми расположены тела качения.
Недостатками прототипа являются ограниченные эксплуатационные возможности, сложность конструкции, невозможность создания точного угла перекоса, тем самым происходит потеря эксплуатационной надежности устройства.
Задача полезной модели заключается в повышении надежности работы механизма, упрощении конструкции механизма и расширении эксплуатационных возможностей устройства.
Технический результат достигается за счет получения высокоточного угла отклонения, создание дополнительного вращающего момента. Происходит изменение направления бурения без извлечения гидравлического механизма перекоса и надежная фиксация его в угловом положении за счет создания дополнительного вращающего момента в механизме перекоса, получение высокоточного угла отклонения, повышение надежности работы механизма и расширение эксплуатационных возможностей устройства.
Поставленная задача достигается тем, что управляемый механизм перекоса, содержит внешний корпус с втулками, на которых выполнены осевые упоры и маслоподводящие канавки. Внутри втулок установлены гидравлические толкатели, втулки выполнены сопряженными со смещенными центрами и расположены эксцентрично друг другу, причем на внутренних поверхностях втулок выполнены поперечные пазы.
При работе механизма перекоса осуществляется децентрация бурильной колонны вместе с инструментом в скважине, что приводит к искривлению оси создаваемой скважины.
На фигуре 1 показан вид спереди управляемого механизма перекоса. На фигуре 2 показан вид сверху управляемого механизма перекоса. Управляемый двухконтурный гидравлический механизм перекоса содержит внешний корпус 1, состоящий из внутреннего кольца 2, предназначенного для жесткого соединения с корпусом бурильной колонны, и внешней и внутренней сопряженных втулок 3, имеющих смещенный центр, встроенных одна в другую. Гидратолкатели 4, расположенные внутри внутреннего кольца 2 и внутренней втулки 3, имеющей смещенный центр, и работающих от жидкости, подводимой через маслоподводящие канавки с каналами 5. Уплотнения в виде колец 6, предназначенных для предотвращения протекания буровой жидкости. Осевые упоры 11, служащие для фиксации осевого положения внешней и внутренней сопряженных втулок 3, имеющих смещенный центр.
Две сопряженных втулки 3, имеющих смещенный центр, обеспечивают управляемость углом, величиной и направлением отклонения оси бурильной колонны. Одна втулка со смещенным центром, создает лишь определенный угол отклонения оси бурильной колонны, а две позволяют управлять несколькими параметрами.
1
1
1
2
2
3
1
2
Δ
Δ
тек
Δ
тек
Управляемый двухконтурный гидравлический механизм перекоса работает следующим образом. В процессе создания скважины бурильной колонной для изменения направления бурения на механизм перекоса подается управляющий расход буровой жидкости, что вызывает соответствующее увеличение динамического давления. В зависимости от выбранного канала подачи давления срабатывает один из поршней 7 гидратолкателей 4. Поршень 7 перемещается с установленным на нем пальцем 8. Установленный на поршне 7 палец 8 взаимодействует с поперечными пазами 9 одной из сопряженных втулок 3, имеющих смещенный центр. После чего происходит вращательное перемещение одной из сопряженных втулок 3, имеющих смещенный центр, на угол φ относительно продольной оси механизма перекоса. Что позволяет получить смещение оси бурильной колонны в пространстве на угол β (фигура 3). После окончания подачи на механизм перекоса управляющего расхода буровой жидкости, поршень 7 с установленным на нем пальцем 8 возвращается в исходное положение при помощи пружины 10. Поскольку поршни 7 и установленные на них пальцы 8, работающих по принципу храпового механизма, что, в свою очередь, позволяет получить жесткую фиксацию механизма перекоса в заданном положении. После чего бурильная колонна будет продолжать свое движение со смещением ее оси в пространстве на угол β. В дальнейшем при очередной подаче управляющего расхода буровой жидкости, что вызывает соответствующее увеличение динамического давления, и в зависимости от выбранного канала подачи давления срабатывают те же самые или другие поршни 7 гидратолкателей 4. Поршень 7 перемещается с установленным на нем пальцем 8. Установленный на поршне 7 палец 8 взаимодействует с поперечными пазами 9 одной из сопряженных втулок 3, имеющих смещенный центр. После чего происходит вращательное перемещение одной из сопряженных втулок 3, имеющих смещенный центр, на угол φ относительно продольной оси механизма перекоса. Что позволяет получить смещение оси бурильной колонны в пространстве на угол β. Результирующим смещением оси бурильной колонны в пространстве будет являться угол β=β+β. После окончания создания криволинейного участка скважины для приведения оси бурильной колонны в первоначальное положение происходит очередная подача управляющего расхода буровой жидкости, что вызывает соответствующее увеличение динамического давления, и в зависимости от выбранного канала подачи давления срабатывают поршни 7 гидратолкателей 4. После чего происходит вращательное перемещение одной из сопряженных втулок со смещенным центром 3 на угол φ относительно продольной оси механизма перекоса. Что позволяет получить смещение оси бурильной колонны в пространстве на угол β. Результирующим смещением оси бурильной колонны в пространстве будет являться угол β=β+β, β - текущий угол отклонения оси бурильной колонны; β - угол, определяющий первоначальное положение оси бурильной колонны в пространстве.
Положительный эффект: возможность проводки скважины со сложной траекторией за одну спускоподъемную операцию с высокой надежностью и точностью.