Отклонители непрерывного действия (ОНД)

Отклонители непрерывного действия (ОНД) – один из основных инструментов управления кривизной скважины в современном направленном бурении. ОНД разделяются на отклонители:

- с механическими распорными устройствами скользящего типа;

- с гидромеханическими распорными устройствами скользящего типа.

Основная функция распорного устройства состоит в фиксации корпуса – статора ОНД в скважине (рис. 3.8), чтобы не допустить проворота при передаче крутящего момента М_кр от бурильной колонны к долоту через вал-ротор.

Таким образом, различие распорных устройств состоит в том, под действием каких усилий происходит их срабатывание. Механические распорные устройства срабатывают под действием осевого усилия Р_ос, а гидромеханические распорные устройства – под действием перепада давления промывочной жидкости на входе и выходе из ОНД.

Рисунок 3.8 Схема ОНД

Любой ОНД включает следующие основные конструктивные элементы: вал-ротор, соединяемый с бурильной колонной для передачи крутящего момента М_кр и осевого усилия Р_ос к отклонителю; невращающийся при бурении корпус – статор с распорным механизмом скользящего типа для фиксации корпуса – статора ОНД при вращении ротора, но обеспечивающего продольное перемещение в процессе углуби и набора кривизны ОНД, а также долото.

Кроме названных составных частей, в конструкции любого ОНД обязательны подшипники радиальные и радиально-упорные, устанавливаемыми между валом-ротором и корпусом – статором, резиновые уплотнения для защиты подшипников от абразивных частиц, пружины для передачи осевых усилий и возврата частей ОНД в исходное положение (например, распорного механизма), после того, как силовое воздействие на конструкцию ОНД прекращено. Как один из необходимых элементов, в конструкции ОНД присутствует стопорный замок, обеспечивающий сцепление вала-ротора и корпуса-статора при спуске ОНД (транспортное положение) и его ориентирование в скважине. Стопорный замок раскрывается и освобождает вал-ротор или под действием осевого усилия (ОНД с механическими распорными устройствами), или давлением промывочной жидкости (ОНД с гидромеханическими распорными устройствами).

Вал-ротор ОНД с механическим распорным механизмом (рис. 3.8), как правило, состоит, не менее чем, из двух частей, связанных между собой шлицевым соединением, которое обеспечивает продольное перемещение частей вала и его укорачивание под действием осевого усилия, что необходимо для срабатывания распорного механизма. Распорный механизм, срабатывая, выдвигается в поперечном направлении до упора в стенку скважины. Со стенкой скважины ползун распорного механизма соединяется катками или ребрами с острыми твердыми краями для фиксации корпуса ОНД от поворота.

Подобные схемы ОНД реализованы в отклонителях типа ТЗ (Тарбаган Забайкальский ), «КЕДР» конструкции ЗабНИИ, СБС и ОБС (снаряд или отклонитель бесклиновой скользящий) конструкции ВИТР и др.

Вал-ротор ОНД с гидромеханическим распорным устройством не имеет шлицевого соединения, поскольку выдвижной ползун выдвигается под давлением промывочной жидкости. В этом случае не требуется продольного перемещения и укорачивания вала-ротора и корпуса-статора отклонителя, так как поперечное перемещение ползуна в направлении стенки скважины обеспечивается за счет расширения эластичной гидрокамеры, в которую под давлением нагнетается промывочная жидкость.

Примерами ОНД с гидромеханическими распорными механизмами могут служить отклонители СНБ-ГМ (снаряд направленного бурения гидромеханический), ОГМ-59 (отклонитель гидромеханический) конструкции КазИМС и отклонитель для искривления с отбором керна, конструкции ВИТР – ОКГ (отклонитель колонковый гидромеханический).

Несмотря на многообразие технических решений, использованных при разработке ОНД, все они являются прототипами и аналогами по принципу реализуемого процесса набора кривизны – основной характеристики, определяющей конструктивную схему, свойства, характеристики и эффективность снарядов при их использовании в тех или иных горно–геологических и технико-технологических условиях.