Теоретический обзор строительства скважин - Отклонитель с эксцентричной накладкой

Отклонитель с эксцентричной накладкой

 

Рис. 15. Отклонитель с накладкой

 

clip_image028

Наиболее простым в изготовлении является отклонитель с эксцентричной накладкой,  показанный на рис. 15. В этом случае на шпинделе или корпусе забойного двигателя приваривается накладка. В результате на породоразрушающем инструменте возникает отклоняющая сила и происходит искривление скважины. Радиус R искривления ствола может быть рассчитан по формуле

 

               R = l/ [2 sin(b + j)],                     (53)

при этом

                              sin b = h/ l2                                     (60)

                              sin j = (d + 2h - D)/ 2.l1,                (61)

 

где l - длина турбобура, м; h - высота накладки, мм; D - диаметр долота, мм;  d - диаметр забойного двигателя, мм; l1 - расстояние от торца долота до накладки,  м;  l2 - расстояние от накладки до верхнего переводника турбобура, м.

При применении отклонителей с накладкой искривления скважины наиболее стабильно по сравнению с другими отклонителя. В отличии от обычных кривых переводников с увеличением зенитного угла скважины отклоняющая способность отклонителя с накладкой не уменьшается.  Он может быть использован с любым забойным двигателем.  Однако следует отметить и существенный недостаток - "зависание" инструмента в процессе бурения в результате трения накладки о породу. В ряде случаев, особенно в крепких породах, отмечается снижение механической скорости бурения до 50 %. Для уменьшения влияния этого фактора края накладки выполняются скошенными, она облицовывается резиной, однако проблема  "зависания" сохраняется.

Разновидностью отклонителя с накладкой,  позволяющей в какой-то мере избавиться от этого недостатка, является упругий отклонитель. Он представляет собой накладку на шпинделе турбобура, опирающуюся на резиновую рессору.  В случае "зависания"  или заклинивания инструмента происходит прогиб рессоры,  что способствует свободному проходу отклонителя по скважине. Изменяя толщину рессоры, можно регулировать интенсивность искривления скважины.

Для повышения интенсивности и стабильности искривления в ряде случаев в компоновку низа бурильной колонны включается два отклонителя, например, шпиндель-отклонитель с винтовым забойным двигателем и обычный кривой переводник. При этом, естественно, направления действия отклонителей должны совпадать.

При применении всех описанных выше отклонителей после искривления скважины на требуемую величину производится замена компоновки независимо от степени износа породоразрушающего инструмента.  Для сокращения затрат  времени возможно бурение компоновкой с отклонителем с одновременным вращением колонны бурильных труб ротором.  Наиболее пригодным для этих целей является отклонитель с эксцентричной накладкой, т.к. при использовании других отклонителей происходит быстрый износ забойных двигателей.  При этом следует отметить увеличение диаметра скважины до 10 %  от номинального.

clip_image030

Для регулирования интенсивности искривления в процессе бурения без подъема инструмента предложено несколько конструкций отклонителей. Однако в  настоящее время серийно выпускается только отклонитель телепилот, разработанный Французским институтом нефти. Он представляет собой кривой переводник с изменяющимся углом перекоса от 0 до 2,5 или 3О в зависимости от модификации. Принципиальная схема отклонителя показана на рис. 18.  Он состоит из верхней 1 и нижней 2 секций,  соединенных валом 3,  ось которого наклонена под некоторым углом g к осям секций. При взаимном положении секций 1 и 2, показанном на рис. 16, а, угол перекоса между ними отсутствует и при бурении искривления скважины не происходит.  При повороте секций друг относительно друга на 180О (рис. 16, б) угол перекоса между осями секций составит 2g,  и при бурении скважина будет  искривляться с максимальной для данного отклонителя интенсивностью. При других взаимных положениях секций угол перекоса между ними будет в пределах от 0 до 2gО. Поворот секций друг относительно друга производится с помощью электродвигателя по командам с поверхности земли, передаваемым по кабелю.  Изготавливались экспериментальные отклонители,  в которых команда на поворот секции передавалась по гидравлическому каналу путем сброса внутрь колонны бурильных труб стальных шаров. Фиксация секций друг относительно друга в разных модификациях отклонителей производится как дискретно, так и в любом желаемом положении.