Клин отклонитель-Курсовая работа

ID: 165899
Дата закачки: 26 Апреля 2016
Продавец: https://vk.com/aleksey.nakonechnyy27 (Напишите, если есть вопросы)
Посмотреть другие работы этого продавца

Тип работы: Работа Курсовая
Форматы файлов: AutoCAD (DWG/DXF), КОМПАС, Microsoft Word
Сдано в учебном заведении: ИНиГ

Описание:
Предназначен для прорезания окон в обсадных колоннах скважин для зарезки вторых стволов из обсаженных скважин при проводке, напри-мер, наклонных и горизонтальных стволов при бурении скважин и ре-монтных работах.
Основой проектирования боковых стволов с учетом принятой систе-мы разработки месторождений и геолого-технических условий бурения является выбор их профилей. Существует несколько типов профилей, применяемых в СНГ и за рубежом. В качестве основных критериев выбора профилей принято считать:
- форму профиля боковых стволов;
- радиус искривления при выходе на горизонталь;
- угол захвата резко искривленного участка.
По этим признакам в зависимости от способа бурения и используе-мых технических средств можно выделить три группы характерных про-филей боковых стволов, определяющих их область применения и рацио-нальную технологию реализации
(Рисунок 2.1):
I – трехинтервальный;
II, III – двухинтервальный;
IV – четырехинтервальный.

Рисунок 2.1–Типы профилей:
I-трехинтервальный; II, III-двухинтервальный; IV-четырехинтервальный; участки:
1-набора зенитного угла; 2-стабилизации; 3-падения зенитного угла; 4-выхода на гори-зонталь; 5-горизонталь
В практике бурения боковых стволов средние радиусы искривления на участке набора зенитного угла в зависимости от геологических условий и технического оснащения бригад составляют 60 – 660м. Этот показатель также зависит от решаемой с помощью боковых стволов задачи.
В одних случаях, например при наличии на забое аварийного ин-струмента, радиусы могут составить малую величину, позволяющую реа-лизовать небольшой отход от старого забоя. В других случаях, например при полном обводнении скважины, радиус искривления составляет боль-шую величину с целью максимального отхода от конуса обводнения ста-рого ствола.

Рисунок 2.2-Технологические способы забуривания боковых стволов:
а- вырезание окна в эксплуатационной колонне; б- вырезание части эксплуатационной колонны; в- извлечение верхней незацементированной части эксплуатационной колон-ны; г- комбинированный способ бурения бокового ствола; д- бурение бокового ствола с открытого забоя; 1- клин-отклонитель; 2- цементный мост

В настоящее время разработано более пяти технологических спосо-бов бурения боковых стволов (Рисунок 2.2). Анализ способов бурения вы-явил несколько проблем, возникающих в процессе строительства боковых стволов. На части скважин для успешного отхода от основного ствола в заданном направлении устанавливают клин-отклонитель (Рисунок 2.2а, г). Он должен быть устойчивым в стволе скважины и не проворачиваться под воздействием нагрузок со стороны режущего инструмента. Эти схемы также показывают необходимость фрезерования значительных объемов металла эксплуатационной колонны (Рисунок 2.2б, г). Поэтому требуются надежные вырезающие устройства с повышенной прочностью режущих элементов, позволяющие фрезеровать колонну при разных зенитных углах основного ствола.
Бурение скважин на старых месторождениях ранее проводили без цементирования основной части ствола. Это упущение может привести в экологически опасным последствиям. Бурение боковых стволов позволяет осуществить подъем верхней части колонны после вырезания небольшого кольцевого окна, что существенно уменьшит объем фрезерования (Рисунок 2.2в).
Для выхода бурового инструмента из старого ствола необходим также цементный мост высокой прочности. Межпластовые перетоки при установке цементного моста вместо клинового отклонителя приводят к за-метному снижению механической прочности цементного камня. Это за-трудняет, а в ряде случаев не позволяет осуществить выход долота из ста-рого ствола (Рисунок 2.2б, в).
Малые глубины забуривания влекут за собой повышенные издержки на бурение ствола и его крепление вследствие большой протяжности боко-вого ствола. Кроме того, при малых глубинах забуривания неизбежна установка скважинного насосного оборудования в боковом стволе. Значи-тельные силы трения в насосном подъемнике при работе штанговых уста-новок или изгибающие моменты при спуске электроцентробежных устано-вок будут в значительной мере сокращать межремонтный период механи-зированной добычи или полностью исключать ее применение.
С другой стороны, снижение глубины забуривания или уменьшение радиуса искривления ствола в зоне набора кривизны можно осуществлять лишь до определенных пределов, после которых исчерпываются возмож-ности имеющегося в настоящее время бурового инструмента и происходит резкое повышение себестоимости проводки. Поэтому должен существовать оптимальный радиус искривления бокового ствола в зоне набора кривиз-ны, отвечающий требованиям максимального снижения затрат на бурение и исключения установки глубиннонасосного оборудования в боковом стволе.

Комментарии: Клин-отклонитель предназначен для обеспечения отклонения буримой скважины от заданного направления.
Изобретение относится к области горного дела, в частности, к буре-нию наклонно-направленных скважин и касается средств, таких как клин-отклонитель, для обеспечения отклонения скважины от первоначального направления.
Задачей данного изобретения является упрощение конструкции кли-на-отклонителя при повышении производительности работ.
Поставленная задача достигается тем, что в клине-отклонителе, включающем корпус, рабочая поверхность которого в поперечном сече-нии имеет форму продольного желоба, выполненные в головной части корпуса отверстия для связи со спускаемым буровым инструментом, резь-бу в хвостовой части корпуса для его связи с хвостовиком и осевой про-дольный канал в корпусе с выходом на рабочую поверхность, на расстоя-нии не менее чем половина длины клина-отклонителя от его хвостовой ча-сти, симметрично продольной плоскости клина-отклонителя, на его по-верхности ниже продольного желоба выполнены две продольные лыски, которые в поперечном сечении представляют собой две пересекающиеся вне диаметра корпуса клина-отклонителя хорды, угол между которыми составляет 60°, при этом осевой канал в корпусе связан с упомянутыми лысками посредством радиальных отверстий, а резьба хвостовой части выполнена под углом к продольной оси клина-отклонителя, при этом на резьбе закреплен хвостовик, имеющий длину до 1,2 длины клина-отклонителя.
Кроме того, тем, что клин-отклонитель снабжен закрепленным к хво-стовику фильтром, имеющим посадочный фланец под посадочное седло, устанавливаемое в скважине.
Выполнение продольных лысок на боковой поверхности клина-отклонителя и их связь с осевым продольным каналом обеспечит улучше-ние выноса разрушенного материала при прорезании окна в колонне об-садных труб.
Выполнение резьбы хвостовой части клина-отклонителя под углом к его продольной оси обеспечит отклонение хвостовика к стенке скважины, повысит эффективность его фиксации.
Выполнение хвостовика длиной до 1,2 длины клина-отклонителя, позволяет исключить фрезеровку места установки моста.
Снабжение клина-отклонителя фильтром, закрепленным к хвостови-ку и имеющим посадочный фланец под посадочное седло, устанавливаемое в скважине, позволяет предотвратить попадание посторонних предметов на забой скважины, которая при забуривании дополнительного ствола находится в законсервированном состоянии.

Рисунок 2.3-Клин-отклонитель

Клин-отклонитель содержит корпус 1, рабочая поверхность которо-го в поперечном сечении имеет форму продольного желоба 2, хвостовая часть 3 имеет резьбу 4, которая выполнена под углом к продольной оси клина-отклонителя. В корпусе 1 клина-отклонителя выполнен продольный канал 5 с выходом на рабочую поверхность в виде желоба 2. На расстоя-нии не менее чем половины длины клина-отклонителя от его хвостовой ча-сти, симметрично относительно центральной продольной плоскости, на боковой поверхности клина-отклонителя ниже продольного желоба 2 вы-полнены продольные лыски 6, которые в поперечном сечении представля-ют собой две пересекающиеся вне диаметра корпуса 1 хорды, угол между которыми составляет 60°. Осевой продольный канал 5 связан с лысками 6 посредством радиальных отверстий. С хвостовой частью корпуса клина-отклонителя посредством резьбы 4 связан хвостовик 8, который выполня-ется длиной до 1,2 длины клина-отклонителя для исключения фрезеровки места установки моста.

Рисунок 2.4-Клин-отклонитель, сечение А-А

К хвостовику 8 присоединен фильтр 9 с посадочным фланцем 10 под посадочное седло 11, устанавливаемое в скважине.
После установки клина-отклонителя в месте зарезки бокового ствола и его ориентации в необходимом азимутальном направлении производят вырезание стенки обсадной колонны и забуривание нового ствола скважи-ны. Выполнение резьбы в хвостовой части под углом к продольной оси клина-отклонителя позволяет сместить хвостовик клина-отклонителя к стенке скважины, что обеспечивает повышение эффективности его фикса-ции. После операции закрепления клина-отклонителя, путем создания осе-вого усилия, направленного к устью скважины, срезают шпильки и подни-мают буровой инструмент из скважины.

Рисунок 2.5-Часть клина-отклонителя с хвостовиком и фильтром

2.2.2 Отклонитель

Изобретение относится к горному делу, в частности, к средствам бу-рения при зарезке второго ствола в случае искусственного искривления скважины. Отклонитель включает в корпус с желобом, к верхней части ко-торого через срезной фиксатор прикреплен кронштейн с режущим ин-струментом и с возможностью направленного перемещения по желобу. Между режущий частью инструмента и кронштейном расположен упор диаметром чуть больше диаметра инструмента и жестко соединен с жело-бом, между пасами кронштейна и желоба посажено ребро. Кронштейн и ребро между собой связаны другим срезным фиксатором. Повышается надежность работы.
Техническим результатом настоящего изобретения является сокра-щение времени на зарезку окна второго ствола за счет сокращения спуско-подъемных операций.
Поставленная задача и технический результат достигаются тем, что в из-вестном отклонителе, включающем корпус с желобом, к верхней части ко-торого через срезной элемент прикреплен кронштейн с режущим инстру-ментом и с возможностью направленного перемещения по желобу, в свою очередь, между режущей частью инструмента и кронштейном расположен упор диаметром чуть свою очередь, между режущей частью инструмента и кронштейном расположен упор диаметром чуть больше диаметра ин-струмента и жестко соединен с желобом, между пазами кронштейна и же-лоба посажено ребро, при этом кронштейн и ребро между собой связаны другим срезным фиксатором.
Отклонитель состоит из корпуса 1 с желобом 2, к верхней части ко-торого через срезной фиксатор 3 прикреплен кронштейн 4 с режущим ин-струментом 5. Кронштейн 4 с инструментом 5 имеют возможность направ-ленного движения по желобу 2. В свою очередь, между режущей частью инструмента 5 и кронштейном 4 расположен упор 6 диаметром чуть больше диаметра инструмента 5 и жестко соединен с желобом 2 при по-мощи сварки, крепежных элементов или других способов. Между пазами кронштейна 4 и желоба 2 посажено ребро 7. Кронштейн 4 и ребро 7 меж-ду собой связаны другим срезным фиксатором 8.
Устройство работает следующим образом.
После определения требуемого азимута на необходимой глубине скважины устанавливают отклонитель. При его спуске зубьев режущего инструмента 5 от воздействия искривлений колонны скважины защищает упор 6, выступающий своими габаритами за пределы диаметра режущего инструмента. На упоре 6 допускается сделать надрезы, чтоб при его срезке не образовались крупные частицы, приводящие к поломке зубьев инстру-мента 5. Дальше, спустив колонну труб 9, заворачивают к нему инстру-мент 5. При этом от момента кручения труб 9 и инструмента 5 срезается фиксатор 3. Затем, если это необходимо, за счет упора 10 дожимают от-клонитель, чтоб закрепить его окончательно, а после, чуть приподняв вращающуюся колонну труб 9, инструментом 5 срезают упор 6. При этом кронштейн 4 не подвергается срезке из-за своего меньшего диаметра, чем режущий зубы инструмента, и потому через упор 11 передается нагрузку на индикатор пульта управления. В дальнейшем с колонной труб 9 крон-шейн 4 по желобу 2 плавно скользит вниз, раз все люфты и изгибы висячей колонны 9 выбраны. А это означает, что режущий инструмент 5 к зарезке второго окна приступает плавно, без ударов и рывков, и тем более без со-прикосновения с желобом 2. В конце процесса зарезки второго ствола клин ребра 7 за счет силового соприкосновения со стенкой колонны труб скважины срезает фиксатор 8, благодаря чему инструмент 5 с кронштеин 4 свободноейном извлекается из скважины.

Рисунок 2.6-Общий вид
Рисунок 2.7 – Крепление режущего инструмента
Рисунок 2.8 – Вид сверху
3 Устройство и принцип действия отклонителя усовершенствованного
в составе КНБК
Предназначен для прорезания окон в обсадных колоннах скважин для зарезки вторых стволов из обсаженных скважин при проводке, напри-мер, наклонных и горизонтальных стволов при бурении скважин и ре-монтных работах.
Целью предлагаемого изобретения является достижение нового тех-нического результата, который будет получен при использовании заявля-емого клинового отклонителя, а именно:
- повышение надежности крепления клинового отклонителя в обсад-ной колонне скважины и достижение более полного расклинивающего эф-фекта;
- обеспечение заданного оптимального угла зарезки бокового окна в обсадной колонне скважины независимо от толщины стенки трубы;
- облегчение режима зарезки боковых окон в обсадной колонне;
- обеспечение удобства в эксплуатации;
- снижение габаритной длины отклонителя при его транспортировке.
Указанные цели предлагаемого изобретения достигаются тем, что в известный по прототипу клиновой отклонитель бурильного инструмента для прорезания окон в обсадной колонне скважины, включающий связан-ные между собой узлом соединения отклоняющий и распорный узлы, в ко-торых отклоняющий узел содержит отклоняющий клин с ложкообразным желобом на внешней поверхности его клиновой части, а распорный узел содержит плашкодержатель с клиновой направляющей, на внешней по-верхности по всей длине которой выполнен выступ, соответствующий пазу заведенной на него плашки, согласно предлагаемому изобретению введены новые существенные конструктивные признаки, а именно: узел соединения выполнен в виде образованного в теле отклоняющего клина с его нижнего торца под углом к продольной оси отклонителя продольного канала, в ко-торый заведен выполненный под его профиль верхний конец плашкодер-жателя, в узле соединения выполнен радиальный сквозной канал, в кото-рый установлен клиновой замок, на внешней рабочей поверхности плашки по всей ее длине выполнен желоб, форма и уклон которого адекватны форме и уклону желоба отклоняющего клина, на нижнем конце плашко-держателя выполнен уступ, через который с нижнего конца на плашко-держатель заведен кожух, в верхней части кожуха выполнено боковое ок-но под рабочую часть плашки с возможностью ее радиального перемеще-ния в окне, длина кожуха выполнена более длины плашкодержателя, уклон клиновой направляющей которого выполнен сужающимся книзу.
При этом продольный канал в теле отклоняющего клина с его ниж-него торца по отношению к продольной оси отклонителя предложено вы-полнить под углом т 0,1 до 2,0°.
Продольный канал в теле отклоняющего клина с его нижнего торца и выполняемый под его профиль верхний конец плашкодержателя могут быть выполнены, например, цилиндрической формы.
Радиальный сквозной канал в узле соединения может быть выполнен например, цилиндрическим, а устанавливаемый в него замок для крепле-ния элементов в узле соединения может быть выполнен соответственно в виде цилиндрического стержня, разрезанного в продольном направлении по наклонной плоскости на две половины.
Кроме того, в уступе плашкодержателя с его нижнего торца предло-жено выполнить продольное углубление в уступе плашкодержателя из-нутри предложено завести срезной элемент, выполненный в виде подпру-жиненных штифтов-фиксаторов.
Благодаря тому, что с нижнего конца на плашкодержатель заведен кожух, то при спуске в скважину клиновой отклонитель встает на цемент-ный мост забоя нижним концом кожуха и остается в таком положении в течение всех последующих этапов его работы. Благодаря тому, что боко-вое окно под рабочую часть плашки выполнено в верхней части кожуха, при том, что положение кожуха после установки его на забой скважины остается неподвижным вдоль ствола скважины, то плашка под воздействи-ем клиновой направляющей плашкодержателя совершает только радиаль-ное перемещение и только в одной горизонтальной плоскости. При этом благодаря тому, что длина кожуха выполнена более длины плашкодержа-теля, а уклон клиновой направляющей плашкодержателя выполнен сужа-ющимся книзу, то при опускании вниз плашкодержатель входит в непо-движный кожух до тех пор, пока плашка не обеспечит доступно возмож-ное радиальное перемещение. Это обеспечивает достижение полного надежного контакта зубьев плашки с поверхностью обсадной колонны, га-рантирующего надежное стопорение и крепление клинового отклонителя в обсадной колонне скважины, повышая надежность крепления отклонителя в скважине.
А благодаря тому, что в предполагаемом изобретении узел соедине-ния предусматривает жесткое соединение отклоняющего узла с распорным узлом под некоторым углом к продольной оси отклонителя (от 0,1 до 2,0°), то это изначально обеспечивает положение, при котором верхний конец отклоняющего клина и нижний конец кожуха с плашкодержателем заранее выгнуты в одну сторону. При этом стрела прогиба образуется со стороны, противоположной той, на которой находится плашка. Жесткое соединение между собой элементов отклоняющего и распорного узлов с образованием стрелы прогиба при их естественной продольной упругости позволяет во всех случаях обеспечить плотное прилегание верхнего конца отклоняющего клина к стенке обсадной колонны, т.е. достичь расклинива-ющего эффекта в полной мере независимо от толщины стенки трубы об-садной колонны.
Выполнение желоба на внешней рабочей поверхности плашки, фор-ма и уклон которого адекватны форме и уклону желоба отклоняющего клина, обеспечивает облегчение режима зарезки боковых окон в обсадной колонне, т.к. желоб плашки является продолжением желоба отклоняющего клина, обеспечивая нужный угол зарезки на ответственном участке выхода окна за стенку обсадной колонны.
Благодаря наличию кожуха с возможностью его продольного пере-мещения через уступ на нижнем конце плашкодержателя и благодаря вы-полнению сквозных радиальных каналов в уступе и кожухе, при том, что в радиальных каналах уступа изнутри заведены подпружиненные штифты-фиксаторы, обеспечивается возможность передвигать кожух и задавать не-обходимое положение кожуха на плашкодержателе как при спуске откло-нителя в скважину, так и для снижения габаритной длины отклонителя при его транспортировке. При этом обеспечивается надежная фиксация кожуха в заданных положениях подпружиненными штифтами-фиксаторами, что обеспечивает удобство в эксплуатации.

Рисунок 3.1- Клин-отклонитель в транспортном положении
Рисунок 3.2- Клин-отклонитель в рабочем положении

Клиновой отклонитель бурильного инструмента для прорезания окон в обсадной колонне скважины включает в себя отклоняющий узел и распорный узел, которые неподвижно соединены между собой узлом со-единения. Отклоняющий узел содержит отклоняющий клин 1 с ложкооб-разным желобом 2 на внешней поверхности его клиновой части. Распор-ный узел содержит плашкодержатель 3 с клиновой направляющей, уклон которой выполнен сужающимся книзу. На внешней поверхности клиновой направляющей по всей ее длине выполнен выступ 4, на который пазом 5 заведена плашка 6. Выступ 4 и паз 5 выполнены по конфигурации соответ-ствующими друг другу. На внешней рабочей поверхности плашки 6 по всей ее длине выполнен желоб 7, форма и уклон которого адекватны фор-ме и уклону желоба 2 отклоняющего клина 1.

Рисунок 3.3- Ложкообразный жолоб

Узел соединения выполнен в виде продольного канала 8, который образован в теле отклоняющего клина 1 с его нижнего торца под углом от 0,1 до 2,0° к продольной оси отклонителя. В продольный канал 8 откло-няющего клина 1 заведен выполненный под его профиль верхний конец 9 плашкодержателя 3. Такое выполнение узла соединения с противополож-ной от размещения плашки 6 стороны изначально обеспечивает стрелу прогиба между верхним концом отклоняющего клина 1 и нижним концом плашкодержателя 3 с надетым на него кожухом 13. В узле соединения вы-полнен радиальный сквозной канал 10, в который установлен замок 11. На нижнем конце плашкодержателя 3 выполнен уступ 12, через который на плашкодержатель 3 с его нижнего конца заведен кожух 13. В верхней ча-сти кожуха 13 выполнено боковое окно 14 под рабочую часть плашки 6 с возможностью ее радиального перемещения в боковом окне 14. Длина ко-жуха 13 выполнена более длины плашкодержателя 3. Продольный канал 8 и верхний конец 9 могут быть выполнены, например, цилиндрической или иной формы. Сквозной радиальный канал 10 в узле соединения может быть выполнен, например, цилиндрическим, а установленный в него кли-новой замок 11 может быть выполнен соответственно в виде цилиндриче-ского стержня, разрезанного продольно по наклонной плоскости на две половины. Радиальный канал 10 и клиновой замок 11 могут быть выпол-нены также иной формы. В уступе 12 с его нижнего торца выполнено про-дольное углубление 15 и радиальные каналы 16, в которые изнутри через продольное углубление 15 заведены подпружиненные штифты-фиксаторы 17, под которые в кожухе 13 также выполнены радиальные сквозные от-верстия 18 и 19.
Для транспортировки клинового отклонителя его кожух 13 заводят на плашкодержатель 3 до крайнего верхнего положения. Штифты-фиксаторы 17 при транспортном положении своими внешними концами входят в радиальные сквозные отверстия 18 кожуха 13, сокращая габа-ритную длину отклонителя на величину его хода (опуская вниз) в стволе скважины, которую отклонитель совершает от момента, когда нижний ко-нец кожуха 13 коснется цементного моста на забое скважины, до момента его полного расклинивания закрепления в обсадной колонне скважины.

Рисунок 3.4- Сечение Б-Б

При доставке на скважину клиновой отклонитель из транспортного положения готовят к спуску. Для этого утапливают подпружиненные штифты-фиксаторы 17 через отверстие 18 в кожухе 13 и переводят кожух 13 на плашкодержателе 3 в крайнее нижнее положение, в котором под-пружиненные штифты-фиксаторы 17 закрепят положение кожуха, войдя в его радиальные отверстия 19. При таком крайнем нижнем зафиксирован-ном положении кожуха 13 клиновой отклонитель верхним концом откло-няющего клина 1 закрепляют на подвеске 20 и опускают в скважину. После того, как нижний конец кожуха 13 достигнет цементного моста 21, дается осевая нагрузка, при которой срезаются штифты-фиксаторы 17, наружные концы которых были введены в радиальные отверстия 19 кожуха 13. По-сле срезания штифтов-фиксаторов 17 в радиальных отверстиях 19 клино-вой отклонитель опускают вниз.

Рисунок 3.5- клиновой замок

При этом клиновая направляющая плашкодержателя 3 выдвигает из бокового окна 14 кожуха 13 плашку 6 в радиальном направлении. Как только зубья плашки 6 коснуться внутренней поверхности обсадной ко-лонны 22 скважины, верхний конец отклоняющего клина 1 и нижний конец кожуха 13, заведенного на плашкодержатель 3, имеющие изначально стрелу прогиба, начинают плотно прилегать к внутренней поверхности об-садной колонны 22, которая противоположна той, в которую упирается плашка 6. По мере опускания всего отклонителя вниз под действием осе-вой нагрузки зубья плашки 6 вдавливаются в стенку обсадной колонны 22 на одном по высоте уровне до допустимого по прочности предела. При этом обеспечивается плотное прижатие верхнего конца отклоняющего клина 1 к стенке обсадной колонны 22 и полное расклинивание и закреп-ление клинового отклонителя в обсадной колонне 22.

Рисунок 3.6- Нижние срезные штифты

После закрепления клинового отклонителя в обсадной колонне 22 производят работы по прорезанию окна в обсадной колонне.
Основной недостаток серийных отечественных отклонителей заклю-чается в низкой надежности их фиксации в эксплуатационной колонне. В процессе бурения боковых стволов часто имели место случаи произволь-ного разворота клинового отклонителя вокруг своей оси и радиального смещения его верхней кромки. Развороту отклонителя вокруг своей оси способствует низкая надежность фиксации сухарей якоря, которые под действием тех или иных сил могут срываться с поверхности колонны. Это приводит к необходимости перебуривания бокового ствола.
Для решения этой проблемы предлагается устанавливать ответную плашку способствующую двустороннему закреплению в скважне.

Размер файла: 964,8 Кбайт
Фаил: