Устройство для расширения скважин

 

Изобретение относится к породоразрушающим инструментам для бурения нефтяных и газовых скважин и позволяет повысить эффективность работы устройства за счет одновременного углубления и расширения скважины. В корпусе 1 с центральным отверстием находится полый стержень 3 с поршнем в верхней части и сферическим шарниром 9 в нижней. На шарнире 9 закреплена шарошка (Ш) 10 в форме усеченного конуса. Верхний торец Ш 10 выполнен в виде зубчатого венца (ЗВ) 11. Корпус имеет радиальные полуоси 16, разнесенные по его длине и помешенные на противоположных сторонах. На полуосях 16 установлены сателлиты (С) 17, 18. Расстояние по длине корпуса 1 между полуосями 16 не более D/2 , где D - диаметр ЗВ 11 по контактам с С 17, 18. Расстояние от центра шарнира 9 до плоскости ЗВ 11 по диаметру D не более половины ширины зуба ЗВ 11. Буровой раствор , поступая под давлением в полость стержня 3, а затем в полость 4, поднимает стержень 3 и приводит Ш 10 в наклонное положение . При этом ЗВ 11 входит в зацепление с С 17, врашающимся заодно с корпусом 1. Крутяший момент от С 17 передается на Ш 10, которая разрушает породу. По мере расширения скважины наклон Ш 10 увеличивается , и ЗВ 11 входит в зубчатое зацепление с С 18. 3 ил. iS (Л 2- го со 00 ОЭ to

СОЮЗ СО8ЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (191 (11) (5D 4 Е 21 В 7 28

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPGHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3928460/22-03 (22) 16.07.85 (46) 23.03.87. Бюл. № 11 (71) Башкирский государственный научноисследовательский и проектный институт нефтяной промышленности (72) P. M. Мамбетов, Н. Ф. Кагарманов, П. С. Веселков и И. 3. Янгирова (53) 622.24.051.57 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 100783, кл. Е 21 В 10/28, 1948.

Авторское свидетельство СССР № 259759, кл. Е 21 В 10/26, 1965. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАСШИРЕНИЯ

СКВАЖИН (57) Изобретение относится к породоразрушающим инструментам для бурения нефтяных и газовых скважин и позволяет повысить эффективность работы устройства за счет одновременного углубления и расширения скважины. В корпусе 1 с центральным отверстием находится полый стержень 3 с поршнем в верхней части и сферическим шарниром 9 в нижней. На шарнире 9 закреплена шарошка (Ш) 10 в форме усеченного конуса. Верхний торец Ш 10 выполнен в виде зубчатого венца (ЗВ) 11. Корпус имеет радиальные полуоси 16, разнесенные по его длине и помещенные на противоположных сторонах. На полуосях 16 установлены сателлиты (С) 17, 18. Расстояние по длине корпуса 1 между полуосями 16 не более

О/2 i, где 0 — диаметр 3В 11 по контактам с С 17, 18. Расстояние от центра шарнира 9 до плоскости 3В 11 по диаметру 0 не более половины ширины зуба 3В 11. Буровой раствор, поступая под давлением в полость стержня 3, а затем в полость 4, поднимает стержень 3 и приводит Ш 0 в наклонное положение. При этом ЗВ 11 входит в зацепление с С 17, вращающимся заодно с корпусом 1.

Крутящий момент от С 17 передается на

Ш 10, которая разрушает породу. По мере расширения скважины наклон Ш 10 увеличивается, и ЗВ 11 входит в зубчатое зацепление с С 18. 3 ил.

1298327 жение. При этом зубчатый венец 11 входит в зубчатое зацепление с нижним сателлитом 17, вращающимся заодно с корпусом 1.

Крутящий момент от сателлита 17 передается на шарошку 10, которая разрушает породу. По мере расширения скважины наклон шарошки увеличивается и зубчатый венец! 1 входит в зубчатое зацепление с верхним сателлитом 18. Образующийся в процессе

55

Изобретение относится к породоразрушающим инструментам для бурения нефтяных и газовых скважин.

Цель изобретения — повышение эффективности работы устройства за счет одновременного углубления и расширения сква5 жины.

На фиг. 1 представлено устройство для расширения скважин в нерабочем положении; на фиг. 2 — то же, в рабочем положении; на фиг. 3 — основные линейные пара- 10 метры устройства.

Устройство состоит из корпуса 1 с прикрепленной к нему муфтой 2. В корпусе 1 находится полый стержень 3 с поршнем, выполненным в верхней части стержня и образующим в корпусе кольцевые полости 4 и 5. Полость 4 сообщена с центральным каналом 6 стержня отверстием 7, а полость 5 — — отверстием 8 с наружным пространством. Поршень и концы полого стержня 1 снабжены уплотнительными элементами. 0

V, нижнему концу полого стержня 1 присоединен сферический шарнир 9, служащий подшипником шарошки 10 с центром вращения в точке О. Шарошка 10 сферического шарнира имеет форму полого усеченного конуса. На верхнем торце шарошки выполнен зубчатый венец 11. Поверхность внутри копусной полости шарошки и часть периферии являются рабочими. Рабочие поверхности арми рованы породоразрушающими элементами 12, в качестве которых используются алмазно-твердосплавные разрушители.

Между породоразру шающи ми . элементами проходят проточные каналы 13 и окна 14, сообщающие внутриконусную полость 15 шарошки 10 с зоной затрубного пространства. На полуосях 16, закрепленных на корпусе, установлены сателлиты: нижний 17 и верхний 18. Полуоси расположены диаметрально противоположно и разнесены по высоте.

Устройство работает следующим образом.

Присоединен нос к бурильному и нстру- 40 менту 19 устройство доставляют на забой.

Пр» этом шарошка 10 находится в соосном положении с бурильным инструментом.

Включают подачу бурового раствора, который, поступая под давлением в центральный капал 6, а затем через отверстие 7 — в по- 45 лость 4, поднимает вверх полый стержень 1 и приводит шарошку 10 в наклонное полорасширения скважины шлам выносится через промывочные каналы 13 и окна 14 в затрубную зону.

Величина предельного угла отклонения шарошки от вертикали а, при котором возможен контакт зубьев венца и сателлита, составляет не более 45 . При выполнении этого условия угол наклона образующей внешнего конуса шарошки в точке удара о забой всегда будет меньше 45 . При а =

= 45 межцентровое расстояние полуосей

h = —, где D — диаметр шарошки по точ- /2 кам контакта зубчатого венца с сателлитами.

При этом происходит смещение точек контактов зубьев на расстоянии (NN), которое равно удалению центра сферического шарнира от плоскости зубчатого венца по диаметру D (ON), поскольку прямоугольный треугольник ОМК равнобедренный, а величина NM равна половине ширины зуба зубчатого венца 11.

Зацепление зубьев зубчатого венца ll с зубьями нижнего сателлита 17 при a=0 происходит в середине рабочей длины зуба.

При наклоне шарошки 10 происходит смещение точки контакта на величину, зависящую от расстояния центра сферического шарнира от плоскости смещения, а также от величины а, которая, в свою очередь, зависит от расстояния между полуосями 16.

Формула изобретения

Устройство для расширения скважин, включающее корпус с центральным отверстием, на котором установлена шарошка в форме усеченного конуса, отличающееся тем, что, с.целью повышения эффективности работы устройства за счет одновременного углубления и расширения скважины, оно снабжено сателлитами и полым стержнем с поршнем в верхней части и сферическим шарниром в нижней, верхний торец шарошки выполнен в виде зубчатого венца, а корпус имеет радиальные полуоси, разнесенные по длине корпуса и помещенные на его противоположных сторонах, при этом сателлиты установлены на полуосях, поршень размещен в корпусе " возможностью осевого перемещения в нем, а шарошка закреплена на шарнире поршня с возможностью взаимодействия зубчатым венцом с сателлитами, причем расстояние по длине корпуса между полуосями не более 0/- /2, где D — диаметр зубчатого венца по контактам с сателлитами, а расстояние от центра сферического шарнира до плоскости зубчатого венца по диаметру D не более половины ширины зуба венца.

1298327

Фиг.2 фиаЗ

Составитель Л. Черепенкина

Редактор А. Ворович Техред И. Верес Корректор А. Ильин

Заказ 741/30 Тираж 533. Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4