CC BY
25
ИЗВЕСТИЯ
ТОМСКОГО ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ПОЛИТЕХНИЧЕСКОГО
ИНСТИТУТА имени С. М. КИРОВА
ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ ОТКЛОНИТЕЛЬ ДЛЯ НАПРАВЛЕННОГО БУРЕНИЯ ГЕОЛОГОРАЗВЕДОЧНЫХ СКВАЖИН
В. М. МАТРОСОВ
(Представлена научным семинаром кафедр техники разведки,, техники безопасности
и технолргии горного производства)
Проведение геологоразведочных скважин по строго заданной траектории является важнейшей проблемой бурения, от успешного решения которой во многом зависит дальнейший рост качественных и количественных показателей буровых работ. Имеющиеся в настоящее время технические средства и методы направленного бурения позволяют в ряде случаев более или менее удачно решать задачу проходки скважин в заданном направлении. Наряду с этим они не лишены тех или иных недостатков, в силу чего область их использования ограничивается целым рядом условий. Так, например, один из известных конструкций требуют приостановки процесса бурения (различного типа клинья, СВС2-Б конструкции Ю. Л. Боярко, приспособление МГРИ конструкции А. Г. Калинина и др.)» другие же отклоняют скважину только в зенисной плоскости (шарнирные отклонители). Конструкции снарядов для" пространственного искривления скважин часто сложны по устройству (ИНБ-ЩМ, конструкции ФТЛ ВКГУ), требуют специальных раскрепляющих устройств (СНБ-3) или сложной ориентации, не надежны в работе.
Разработанная автором схема гидравлического отклонителя лишена указанных недостатков и может использоваться для направленной проходки геологоразведочных скважин по заданной траектории. При этом данный отклонитель позволяет изменять направление скважины как в зенитной, так и в азимутальной плоскостях без приостановки процесса бурения.
На рис. 1 гидравлический отклонитель изображен в разрезе. Он , включается между переходником 2 на колонковую трубу 1 и шарнирным переходником 11, связанным с колонной бурильных труб. Сам отклонитель состоит из следующих основных частей: перфорированного патрубка 7, переходника-распределителя 6, корпуса дебаланса 5, состоящего из'Двух частей — верхней'и нижней, и крышки 10. Нижняя часть корпуса дебаланса опирается на выступ перфорированного патрубка через радиально-упорный шарикоподшипник 4. Верхняя часть корпуса вращается на радиальном шарикоподшипнике 9. Подшипники защищены сальниковыми уплотнениями 3. Верхняя и нижняя части корпуса дебаланса с помощью резьбы связаны с переходником-распределителем. Внутри корпуса с помощью винтов закрепляются эксцентрики 8 (эксцентрично расположенные грузы). Переходник-распределитель имеет два поперечных отверстия, в которых помещены поршни 14. Поршни через штоки 17 связаны с коромыслом 18, имеющим на конце упор 19. Порш-
20*. 307.
/
ни удерживаются в крайнем положении пружинами 15, которые упираются в нажимные гайки 16. В переходнике-распределителе имеется два входных отверстия 12 и два выходных 13.
Принцип работы гидравлического отклонителя следующий.
После того, как буровой снаряд вместе с отклонителем спущен на забой наклонной скважины, корпус дебаланса, свободно вращающийся
По а-л
Рис. I. Гидравлический отклонитель: 1—колонковая труба; 2— переходник; 3 — сальниковое уплотнение; 4 — радиально-упорнын шарикоподшипник; 5 — корпус дебаланса; б — переходник-распределитель; 7 — перфорированный патрубок; 8 — эксцентрик; 9 — радиальный шарикоподшипник; 10 — крышка; 11 — шарнирный переходник; 12 — входное отверстие, 13 — выходное ог-версие; 14 — поршень; 15—пружина; 16 — нажимная гайка; 17 — шток; 18 — коромысло; '19 — упор
в подшипниках, займет такое положение устойчивости, когда эксцентричный груз расположится в крайнем нижнем положении (на лежачей 308
стенке скважины). Включается на поверхности насос, и промывочная жидкость, пройдя по бурильным трубам, поступает из верхних отверстий перфорированного патрубка внутрь корпуса дебаланса. Поступая затем во входные отверстия переходника-распределителя, промывочная жидкость передает давление на поршни, которые сжимая пружины, выдвигают коромысло с упором. После открытия поршнями выходных отверстий промывочная жидкость из нижней части корпуса дебаланса поступает в перфорированный патрубок и следует через колонковую трубу к забою скважины. Упор коромысла, отталкивая от стенки скважины верхнюю часть колонкового снаряда, тем самым создает перекос последнего относительно оси скважины.
Если расположить эксцентрики относительно коромысла так- как это показано на рис. 1, гидравлический отклонитель будет «выкручивать» скважину, т. е. уменьшать ее зенитный угол. В том случае, когда необходимо «выположить» скважину (увеличить зенитный угол), эксцентрики должны быть смещены относительно коромысла на 180°. При смещении эксцентриков на 90° по часовой или против часовой стрелки буровая скважина будет отклоняться соответственно вправо или влево по азимуту. Промежуточное смещение эксцентриков будет вызывать одновременное изменение как зенитного, так и .азимутального углов скважины.
Гидравлический отклонитель может использоваться непосредственно в процессе бурения скважины, если ее зенитный угол составляет не менее 5°. Применять его наиболее целесообразно при бурении твердыми сплавами и алмазами как колонковым способом, так и сплошным забоем в породах V—XII категорий буримости. Менее эффективен данный отклонитель при бурении дробовым способом, так как в этом случае необходимо точно регулировать подачу промывочной жидкости на забой скважины.
Сила отталкивания верхнего конца колонкового снаряда коромыслом будет зависеть от площади поршней и перепада давления в переходнике-распределителе. Например, при диаметре поршней 2 см и перепаде давления 20 атм эта сила будет равна 125 кг.
Вес эксцентриков должен быть тем больше, чем меньше зенитный* угол скважины. При этом момент эксцентриков во всяком случае должен превышать момент сопротивления в подшипниках и уплотнениях. Колонковый снаряд должен быть небольшой длины (1,0—1,5 м) для создания достаточного угла перекоса его в скважине. Однако чтобы не снижать техническую скорость бурения, его длина не должна ограничивать рейсовую проходку.
