SU1748657A3 - Автоматически управл ема бурильна труба дл вращающихс буровых штанг буровых станков - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к бурению направленных скважин автоматически управл емой бурильной трубой, вращающейс  буровыми штангами. Цель изобретени  - повышение срока службы бурильной трубы за счет уменьшени  элементов оборудовани . Автоматически управл ема  бурильна  труба дл  вращающихс  буровых штанг буровых станков содержит соедин емый с буровой штангой и буровым инструментом буровой вал с промывочным каналом и установленный на буровом валу с возможностью поворота вокруг него корпус, на котором расположены поворачиваемое снаружи управл ющие планки, а в межтрубном пространстве размещены элементы гидростатических приводов, действующие на управл ющие планки, и управл ющее электронное и электрическое оборудование Потребна  энерги  вырабатываетс  вращательным движением при процессе бурени . Буровой вал имеет радиальный соединительный элемент дл  св зи промывочного канала бурового вала с межтрубным пространством, а с обоих концов межтрубного пространства установлены ротационные возвратные клапаны. Межтрубное пространство служит резервуаром дл  рабочей жидкости гидравлической системы, образованной промывочным буровым раствором 2 з п. ф 4 ил сл С

Description

Изобретение относитс  к бурению направленных скважин, а именно к автоматически управл емым вращающимс  бурильным ставам,

Известна автоматически управл ема  бурильна  труба вращающихс  буровых штанг буровых станков, включающа  внутренний буровой вал с промывочным каналом, св занный с последней буровой штангой вращающегос  трубчатого бура и с буровым инструментом, установленный на буровом валу с возможностью поворота вокруг него и образующий с ним герметичную полость корпус, расположенные на нем разворачиваемые наружу управл ющие

планки с поршневыми приводами, располо- женные в полости между валом и корпусом измерительные и контрольные приборы, гидронасос с приводом от бурового вала, электрогенератор, содержащий ротор, неподвижно св занный с буровым валом, импульсный датчик давлени , содержащий расположенный в радиальных каналах бурового вала подвижный поршень и уплотнени , установленные на концах корпуса в радиальном зазоре между торцовыми поверхност ми корпуса и бурового вала

Данна  конструкци  этих уплотнений из-за множества своих конструктивных эле

00

о- ел XI

| |&

ментов  вл етс  дорогосто щей и ненадежной . Кроме того, герметизирующего давлени  ротационных уплотнений недостаточно дл  высоких давлений промывочного бурового раствора, которые возникают в глубоких скважинах, при углублении их на несколько сотен или даже тыс ч метров. Последовательно герметизирующие кольца ротационных подшипн иков должны быть изолированы Однако уже при небольших углублени х образуетс  клин смазочной жидкости между этими трущимис  друг о друга поверхност ми ротационных уплотнений . Даже при самой тщательной установке буровой вал и корпус выполн ют радиальные движени , которые действуют также на поверхности ротационных уплотнений взаимно уплотн ющие и снабженные смазочным средством

Благодар  этому мельчайша  бурова  мелочь из промывочного бурового раствора зат гиваетс  в упом нутую часть со смазочным средством. Эти частицы абразивно действуют на полированные, трущиес  друг о друга поверхности ротационного уплотнени . В результате это приводит к тому, что частицы буровой мелочи попадают между буровым валом и корпусом. Они за короткое врем  разрушают подшипник вала, а также генератор, гидронасосы и пластичные уплотнени  поворотных конструкций Повреждение или разрушение этих частей особо опасно, поскольку из-за этого могут быть потери масла, служащего рабочей жидкостью , Общее количество имеющегос  масла весьма мало, так что уже небольшие потери масла могут вывести из стро  всю систему.

Кроме того, загр знени  масла привод т к значительным нарушени м в гидравлических узлах системы.

Если возникают такие нарушени ,-то С увеличением глубины они происход т во все более короткие промежутки времени. Они могут быть устранены только в демонтированном устройстве. Это предусматривает выведение всей трубчатой буровой штанги из скважины. Врем , затраченное на выведение и на повторное введение трубчатой буровой штанги, приводит к простою в том случае, если оно по своей частоте не совпадает с временем, требующимс  дл  замены использованного бурового инструмента,

Целью изобретени   вл етс  повышение срока службы бурильной трубы за счет уменьшени  элементов оборудовани 

На фиг.1 схематически показана автоматически управл ема  бурильна  труба, общий вид: на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - вид Б на фиг,1; на фиг.4 система гидравлического управлени  бурильной трубой

Автоматически управл ема  бурильна  труба 1 (фиг. 1) дл  вращающихс  буровых

штанг буровых станков имеет буровой вал 2, который может быть посредством резьбовой головки, обычной при бурильных штангах установок дл  вращательного бурени , привинчена на конец последней бурильной штанги 3

0 вращающегос  трубчатого бура Буровой вал 2 имеет промывочный канал 4, доход щий до другого, большего в диаметре, конца 5 вала, во внутреннюю резьбу 6 которого входит резьбова  цапфа (не показана) бурового инс5 трумента, состо щего из нескольких конических роликов с установленными на них резцами из твердого сплава.

Буровой вал имеет радиальное отверстие 7 дл  св зи промывочного канала 4

0 вала с полостью 8 между валом и корпусом 9 на корпусе своими развернутыми ребровыми концами 10(фиг установлены с возможностью поворота U-образные управл ющие планки 11-14, расположен5 ные со смещением в каждом случае на четверть круга, Корпус имеет окруженные U-образными профил ми управл ющих планок 11-14 выступы 15-18, которыми образованы камеры В камере 19 (фиг.1) под

0 защитой -размещено управл ющее электронное оборудование автоматического управлени  В наход щейс  под ней камере 20 расположены крестообразно ориентированные инклинометры 21, показывающие фак5 тическую величину наклона бурильной штанги в скважине. В расположенной еще ниже камере установлен приводной поршень , св занный с каждой направл ющей планкой. Ротор генератора 22, вырабэтыва0 ющего электроэнергию, неподвижно соединен с буровым валом 2 и работает в статоре 23, неподвижно установленном в корпусе. Гидравлический насос 24 размещен в камере межтрубного пространства, а гидравли5 ческий импульсный датчик 25 содержит расположенный в радиальных каналах 26 бурового вала подвижный поршень 27.

На обоих концах межтрубна  полость 8 ротационными уплотнени ми 28 и 29 герме0 тично изолирована от промывочного бурового раствора, протекающего между корпусом 9 и боковой стенкой 30 буровой скважины. Между обоими ротационными уплотнени ми 28 и 29 установлены радиаль5 ные подшипники 31 и 32 бурового вала 2. Гр зевой фильтр 33 вмонтирован в радиальное отверстие 7 (на фиг.4 условно показан р дом с отверстием 7),

В гидравлической системе (фиг 4) автоматического управлени  кажда  планка св зана с гидравлическим насосом. Она приводитс  в действие с помощью эксцентрика 34, который неподвижно закреплен на буровом валу 2 и через автономное кольцо 35 подшипника действует на поршень 36 насо- . са. Радиальное отверстие 37 соедин ет нагнетательную полость цилиндра насоса с межтрубной полостью 8, в которой находитс  чистый промывочный буровой раствор.

Возвратные клапаны 38 предохран ют нагнетательную полость насоса. Насос открывает электрически управл емый предварительно подпружиненный 2-3-позиционный перепускной клапан 39, через который нагружаютс  поршни 40 и 41 привода (фиг. 1), св - занные с противолежащими управл ющими планками в качестве поворотных приводов-. Через защищенный возвратным клапаном байпасный трубопровод 42 предохран етс  гидростатическа  система.

Пластичные уплотнени  43,44 и 45 поворотных конструкций служат дл  предохранени  обоих гидротрубопроводов 46 и 47, которые нагружают поршнк импульсного датчика. Это происходит через соответстВ ющий клапан 39, 2-3-позиционный перепускной клапан 48, который от пружинного пневматического аккумул тора 49 заполн етс  чистой пульпой, проводимой через ответвление 50 и перепускной клапан 51 гидравлическим компрессором.

Возвратные клапаны 28 и 29 установлены соответственно в радиальном зазоре 52 и 53 между торцовой поверхностью 54 и 55 корпуса 9 и соответственно торцами 56 и 57 бурового вала 2. При этом каждый клапан выполнен с уплотнительным кольцом 58. предварительно аксиально напр женным с помощью установленной в отверстии 59 нажимной пружины 60, размещенной в пазу 61 корпуса 9. Седлом клапана служит кольцева  поверхность 62 металлического колъ- (да 63, которое неподвижно установлено в каждом торце 56 и 57 бурового вала 2 в выполненном там пазу 64.

Автоматически управл ема  бурильна  труба работает следующим образом.

Бурильна  труба приводитс  в действие от установленного вне буровой скважины бурового двигател  (станки). Пс мере углуб- лени  скважины в полссть бурового вала подаетс  промывочный буровой раствор. Гидравлическое разностное давление, преобладающее между промывочным буровым , раствором е промывном кангле бурового вала и промывочным буровым твором на соответствующем конце корпуса, путем ответвлени  части потока поступающей пульпы через радиальное отверстие 7 служит дл  предотвращени  проникновени  загр зненной пульпы из скважины в межтрубное пространство. В то же врем  этот перепад давлени  относительно небольшой, так что перед и позади возвратного клапана, раздел ющего чистый промывочный буровой раствор и загр зненный промывочный буровой раствор, также преобладают незначительные разностные давлени , что благопри тно вли ет на работу клапанов. Межтрубное пространство остаетс  наполненным жидкостью и с этим пространством св зана каналом нагнетательна  полость гидронасоса, а рабоча  его полость через клапаны св зана трубопроводами с поршн ми привода управл ющих планок и торцами поршн  импульсного датчика.

В рабочем режиме в соответствии с поступающими от инклинометров 21 сигналами управл ющие планки 11-14 разворачиваютс  и благодар  этому удерживают бурильную трубу 1 в заданном направлении бурени  Электронное оборудование преобразует измеренные величины в электрические или гид- равлические сигналы, преобразуемые перепускными клапанами гидравлической системы или принимаемые импульсными датчиками . Импульсный датчик измен ет поперечное сечение промывного канала и тем самым создает в промывочном буровом растворе разностное давление, считываемое в устье скьажины и преобразуемое в цифровые значени .

Трущиес  друг о друга поверхности колец из-за направленного изнутри наружу перепада давлени  служат в качестве гр зе- отводов. Благодар  клиновидной форме щели уплотнени  соотношени  площадей колец выбраны таким образом,, что кольцевые поверхности от внутреннего давлени , преобладающего в межтрубном пространстве , расход тс  относительно друг друга как только внутреннее давление становитс  больше наружного давлени . Поэтому промывочный буровой раствор может преодолевать кольцевые поверхности снаружи, однако обратный сток исключен.

Claims (1)

1. Формула изобретений

   1 Автоматическа  управл ема -буриль- на  труба дл  вращающихс  буровых штанг буровых станков, включающа  внутренний буровой вал с промывочным каналом, св занный с последней буровой штангой вращающегос  трубчатого бура и с буровым инструментом, установленный нз буровом валу с возможностью поворота вокруг него и образующий с ним герметичную полость корпус, расположенные на нем и разворачиваемые наружу управл ющие планки с поршневыми приводами, расположенные в полосги между валом и корпусом измерительные и контрольные приборы гидронасос с приводом от бурового вала электрогенератор , содержащий ротор неподвижно св занный с буровым валом импульсный датчик давлени , содержащий расположенный в радиальных каналах бурового вала подвижный поршень и уплотнени , установленные на концах корпуса в радиальном зазоре между торцовыми поверхност ми корпуса и бурового вала, отличающач- с   тем, что, с целью повышени  срока службы за счет уменьшени  элементов оборудовани , буровой вал выполнен с радиальным отверстием дл  св зи полости вала с полостью между валом и корпусом нагнетательна  полость гидронасоса св зана каналом с указанной полостью, а рабоча  полость гид0

   5

   ронасоса через клапаны св зана трубопроводами с поршн ми привода управл ющих планок и торцами поршн  импульсного датчика причем уплотнени  выполнены в виде возвратных клапанов

   2Труба поп 1,отличающа с  тем, что она снабжена фильтром установленным в радиальном отверстии бурового вала.

   3Труба по пп 1 и 2, о т л и ч а ю щ а  - с   тем, что возвратные клапаны выполнены в виде предварительно Напр женного кольцевого уплотнительного элемента и седла в виде металлического кольца а торцы вала и корпуса имеют кольцевые проточки дл  размещени  уплотнительного элемента и седла

   12

   18

   Я фиг.2 BudS

   /) епш

   5ft- SH

   w4-s

   №