Эксцентричный расширитель

 

Изобретение относится к буровой технике и м.б. использовано для расширения скважин в расчетном интервале. Цель - повышение надежности работы и эффективности путем качественного расширения скважины. Расширитель включает породоразрушающую лопасть (Л) 3, прикрепленную к боковой поверхности корпуса (К) 2, и полый приводной вал 1, размещенный в К 2 с возможностью ограниченного осевого перемещения. Вал 1 подпружинен и соединен с буровой колонной. Одна насадка (Н) 8 размещена на боковой поверхности Л 3, а две другие Н 9 и 10 - на боковой поверхности К 2 со стороны, противоположной Л 3, и смещены по вертикали. В крайних положениях вала Н 9 и 10 сообщены с полостью колонны посредством промывочных каналов 11 и 12, а Н 8 - посредством канала 13 в среднем положении вала 1. При образовании расширенного участка работают Н 9 и 10, обеспечивая прижатие Л 3 к стенке участка, а при увеличении длины участка К 2 с Л 3 перемещаются и работает Н 8, обеспечивая получение расширенного участка круглой формы. 6 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИ lECKVIX

РЕСПУБЛИК (st)s Е 21 В 7(28

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (0

4

СО

//

/J

rC (21) 4692478(03 (22) 19.05,89 (46) 30.07,91. Бюл. и 28 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт гидрогеологии и инженерной геологии (72) А.Д, Башкатов, M.E, Грабовский, В.Г.

Смирнов и И.Т. Горшков (53) 622.233.051.77(088.8) (56) Башкатов Д.Н. Справочник по бурению скважин на воду. M: Недра, 1979, с. 147.

Сергиенко А.И. и др, Бурение и оборудование геотехнологических скважин. М.:

Недра,1984, с. 185, рис. 51. (54) ЭКСЦЕНТРИЧНЫЙ РАСШИРИТЕЛЬ (57) Изобретение относится к буровой технике и м.б. использовано для расширения скважин в расчетном интервале. Цель — повышение надежности работы и эффективности путем качественного расширения!

Ж,, 1666678 А) скважины. Расширитель включает породоразрушающую лопасть (Л) 3, прикрепленную к боковой поверхности корпуса (К) 2,и полый приводной вал 1, размещенный в К 2 с возможностью ограниченного осевого перемещения. Вал 1 подпружинен и соединен с буровой колонной. Одна насадка (Н) 8 размещена на боковой поверхности Л 3, а две другие Н 9 и 10 — на боковой поверхности К

2 со стороны, противоположной Л 3, и смещены по вертикали. В крайних положениях вала Н 9 и 10 сообщены с полостью колонны посредством промывочных каналов 11 и 12, а Н 8 — посредством канала 13 в среднем положении вала 1. При образовании расширенного участка работают Н 9 и 10, обеспечивая прижатие Л 3 к стенке участка, а при увеличении длины участка К 2 с Л 3 перемещаются и работает Н 8, обеспечивая получение расширенного участка круглой формы.

6 ил.

1666678

Изсбретение относится к буровой технике и может быть использовано для расширения скважин в расчетном интервале, Цель Изобретения — повышение надежности работы и эффективности путем каче ственного расширения скважины.

На фиг, 1 показан расширитель в транспортном положении, продольный разрез; на фиг. 2 — то же, в рабочем положении; на ,фиг, 3-6 — положение расширителя в различных фазах его работы и усилия, действующие на него.

Расширитель эксцентричный состоит из полого приводного вала 1, установленно, го внутри полого корпуса 2 посредством подвижного шлицевого соединения (не обозначено), и породоразрушающей лопасти 3, прикрепленной к боковой поверхности корпуса. Наружная и торцовые кромки лопасти 3 могут быть армированы твердым сплавом. Верхний конец вала соединен с, буровой колонной (не показана) посредством муфты 4, а нижний конец вала соединен с долотом 5. Корпус 2 относительно вала 1 поджат пружинами 6 и 7. Расширитель имеет три гидромониторные насадки: одна из них 8 расположена на боковой поверхности, лопасти со стороны, противоположной на правлению вращения расширителя, а две других 9 и 10 расположены на боковой по, верхности корпуса со стороны противопо ложной лопасти и смещены по вертикали, Промывочные каналы 11 и 12 корпуса 2 рвс положены по высоте симметрично относи тельно промывочного канала 13, выполненного в лопасти и корпусе. Насадка

8 гидравлически сообщена с полостью буровой колонны (с насосом на поверхности) посредством канала 13, а насадки 9 и 10— посредством кольцевых полостей 14 и 15 корпуса и каналов 11 и 12, Расширитель эксцентричный работает следующим образом.

На фиг. 3 — 6 приняты следующие обозначения: D — диаметр расширенного участка скважины, б — диаметр долота 5; Π— центр скважины, Π— центр долота; М вЂ” момент внешних сил, приложенный к расширителю;

Fc p — сила струи жидкости ; Ri, Rn тангенциальная и нормальная составляющие реакции породы; Ег и F такие же составляющие силы инерции расширителя;

Рпр реакция стенки скважины; Ртр сила трения корпуса расширителя о стенку скважины; Rp — горизонтальная реакция породы на режущее воздействие торцовых кромок лопасти; Ткр — крутящий момент от буровой колонны.

Расширитель эксцентричный в транспортном положении (фиг. 1) опускают в скважину и устанавливают в интервале кровли или подошвы пласта в зависимости от принятой технологии, Промывочная жидкость по буровой ко5 iloHHO поступает в полость вала 1 и иэ гидромониторных насадок 9, 10, расположенных на корпусе 2, нагнетается в кольцевое пространство скважины. Возникающая при этом реактивная сила отклоняет расшири10 тель, прижимая наружную кромку породоразрушающей лопасти 3 к стенке скважины, С началом холостого вращения буровой колонны на расширитель действует момент внешних сил М, выводящий его из состоя15 ния покоя, Под действием приложенных к расширителю моментов и сил (фиг. 3) он поворачивается относительно наружной кромки лопасти (фиг. 1) до прижатия корпуса к с1енке скважины.

20 В течение расчетного времени лопасть разрушает стенку скважины (фи, 5), образуя уступ для торцовых кромок лопасти 3 (фиг, 1), По окончании эабуривания расширителя в стенку скважины осуществляют его

25 подачу вверх или вниз. В зависимости от осевого усилия, с которым торцовая кромка породоразрушающей лопасти 3 внедряется в породу, корпус 2 расширителя будет перемещаться вдоль вала на величину деформа30 ции пружины 6 или 7, В результате произойдет перераспределение расхода промывочной жидкости между гидромониторными насадками корпуса 9, 10 и гидромониторной насадкой 8, расположенной на

35 породораэрушающей лопасти.

В одном из крайних положений лопасти

3 относительно вала 1 работает только гидромониторная насадка 8 (фиг, 2), а гидромониторные насадки 9 и 10 полностью

40 перекрыты поверхностью вала 1.

Силы, действующие при этом на расширитель в процессе работы, показаны на фиг.

6.

Равномерный контур расширенного

45 участка скважины при продольных колебаниях буровой колонны обеспечивается изменением реактивной силы струи Fnp, приложенной к лопасти в месте гидромониторной насадки 8.

50 При рас етной скорости осевой подачи расширителя изменение давления на насосе свидетельствует об изменении- фиэикомеханических свойств разрушаемой породы, в результате чего можно регулиро55 вать скорость расширения.

При переходе в более плотные породы, например, иэ водонасыщенных песков в глины, вертикальная сила на породоразрушающую лопасть увеличивается (при постоянной подаче), а следовательно, увеличится

1666678 расход промывочной жидкости через гидромониторную насадку 8 и создаваемая им реактивная сила, В случае попадания породоразрушающей лопасти на размытый участок осевая 5 сила уменьшается, пружины 6 и 7 приводятся в исходное положение, и весь поток промывочной жидкости нагнетается в скважину через гидромониторные насадки 9, 10, расположенные на корпусе, тем самым увели- 10 чивая силу прижатия породоразрушающей лопасти к стенке скважины, что необходимо для разрушения глинистой корки, изолирующей пласт от скважины (например, водоносный пласт). 15

Формула изобретения

Эксцентричный расширитель, включающий корпус, породоразрушающую.лопасть, прикрепленную к боковой поверхности корпуса, полый приводной 20 вал, размещенный в корпусе и соединенный с буровой колонной, и три гидромониторные насадки, сообщенные посредством промывочных каналов с полостью буровой колонны, первая из которых расположена на боковой поверхности корпуса со стороны, противоположной лопасти, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения надежности работы и эффективности путем качественного расширения скважины, приводной вал соединен с корпусом с возможностью ограниченного осевого перемещения и подпружинен, вторая насадка расположена на боковой поверхности лопасти, а третья — на боковой поверхности корпуса со смещением по вертикали относительно первой насадки с возможностью гидравлического сообщения полости буровой колонны с насадками корпуса при крайних положениях и риводного вала относительно корпуса и с насадкой лопасти при среднем положении sana.

1666678

/

/ б

1 (/

hrp,Г

Г =,,,пк гор Iv).Тов; ин

Л а K " . .1 3 Э Тираж 377 Г!одписное

ВНИИГ!И Государственного комитета по изобретениям и открытиям при! КНТ ССГР

113035,!москва, Ж-35, Рауыская наб., 4/5

Г:понзводствен <о-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул,Гагарина, 101

1

t (4l8

Составитель Л.Черепенкина

Техред M.Mор.-антал "оРРек ор - .Лончакова