Расширитель скважин ударного действия

 

Использование: при бурении скважин различного назначения с возможностью расширения скважины в ее призабойной части или поинтервального расширения скважины без извлечения расширителя из скважины. Сущность изобретения: расширитель содержит полый корпус с верхним и нижним переходником. В полости корпуса установлен подпружиненный поршень с размещенным в нем ударником, к корпусу шарнирно закреплены раздвижные породоразрушающие элементы, взаимодействующие с клином, связанным с подпружиненным поршнем. В нижнем переходнике с возможностью осевого перемещения установлена наковальня с закрепленным на ней пилот-долотом. Расширитель снабжен дополнительным поршнем, установленным над основным подпружиненным, а клин выполнен с уступами, взаимодействующими с хвостовой частью породоразрушающих элементов. При бурении пилот-скважины наковальня устанавливается в верхнем положении и блокирует породоразрушающие элементы от раздвижения. 1 ил.

Изобретение относится к области горной промышленности, а более конкретно, к буровым устройствам для образования котловых полостей в скважинах при проведении буровзрывных и других работ. Целью изобретения является расширение технологических возможностей расширителя при одновременном повышении производительности и надежности работы расширителя. На чертеже схематически изображен общий вид расширителя для образования котловых полостей по пилотной скважине. Расширитель скважин ударного действия включает корпус 1 с верхним переходником 2 с полостью 3 и нижним переходником 4, раздвижными лапами 5 (показана одна из трех), оснащенных породоразрушающими шарошками 6, размещенного внутри корпуса 1 цилиндра 7 ударника с бойком 8, распределительной трубкой 9 и связанного промежуточными элементами 10 и 11 с поршнем 12 со штоком 13 и с клином 14. Пружина 15 размещена в межтрубном пространстве между корпусом 1 и цилиндром 7 и находится в сжатом состоянии между буртом 16 поршневой части 17 цилиндра 7 и внутренним уступом корпуса 1. В верхней части клина 14 кроме наклонной части 18 размещены два противостоящих уступа 19 и 20, а на лапах 5 выполнены ответно им опорный выступ 21 и скосы 22 и 23. В штоке 13 выполнен боковой канал 24 для сообщения полости 25 подвижной поршневой части 17 цилиндра 7, причем выше полости 25 имеется перемычка 26. На клине 14 выполнена поверхность 27 параллельно его оси. Для бурения расширителем пилотной скважины, в нижнем переходнике 4 выполнена наковальня 28 с долотом 29 с возможностью взаимодействия с нижним торцом клина, при этом наковальня 28 имеет осевое перемещение и передает крутящий момент. Позицией 30 обозначено разрезное кольцо. Расширитель скважин ударного действия работает следующим образом. Присоединенный к буровому ставу верхним переходником 2, расширитель устанавливают в начале интервала расширения скважины (расширение происходит сверху-вниз). Пружина 15 удерживает в верхнем положении поршень 12, шток 13, цилиндp 7 ударника с его деталями и клин 14, который своим уступом 20 во взаимодействии со скосом 23 лапы 5 удерживает последнюю вместе с шарошкой 6 в исходном (транспортном) положении. После включения оборотов и осевого перемещения бурового става подается сжатый воздух (или другой энергетический агент), который по центральному отверстию (показанному стрелкой на чертеже), каналу 24 в штоке 13 поступает в полости 3 и 25 пневмоцилиндров и, преодолевая сопротивление пружины 15, перемещает поршень 12 и цилиндр 7 ударника с поршневой частью 17 вниз, в результате чего наклонная поверхность 18 клина 14 воздействует на опорный выступ 21 лапы 5, раздвигает ее, надежно прижимая шарошку 6 к стенке скважины, при этом контактирующие бурт 20 и скос 23 размыкаются. Одновременно сжатый воздух по центральному и распределительному отверстиям воздухораспределительной трубки 9 поступает в холостую и рабочую камеры ударника, тем самым приводит в действие боек 8, удары которого через наклонную поверхность 18 клина 14 способствуют более интенсивному тангенциальному внедрению шарошек 6 в стенку скважины. При полном раздвижении лапы 5 (достижении заданного диаметра расширения), ее опорный выступ 21 становится на поверхность 27, параллельно оси клина 14, а скос 22 вступает в контакт с уступом 19 клина 14, что обеспечивает как фиксацию лап 5 в раздвинутом положении, так и передачу ударных импульсов в вертикальном направлении на шарошки 6 в процессе расширения котловой полости на заданную глубину. После образования котловой полости подача сжатого воздуха прекращается, пружина 15 возвращает в исходное положение ударник 8, поршень 12 со штоком 13 и клин 14, при этом уступ 19 со скосом 22 размыкаются, противостоящие поверхности 20 и 23 вступают в контакт фиксируя лапы 5 в исходном положении, а сам расширитель извлекается из скважины. Удаление разрушенной породы обеспечивается сжатым воздухом, а наличие в передней части долота 29 позволяет максимально приблизить котловую полость к забою расширяемой скважины. При использовании расширителя для бурения пилотной скважины, наковальня 28 под воздействием осевой нагрузки бурового станка перемещается вверх до упора, препятствуя смещению вниз поршня 12, цилиндра 7 ударника и клина 14, в результате чего лапы 5 фиксируются в исходном положении поверхностями 20 и 23, а ударная энергия работающего при подаче сжатого воздуха ударника передается только в вертикальном направлении через нижний торец клина 14 на наковальню 28 и долото 29. Проведенные испытания расширителя показали его работоспособность, надежность раздвижения лап и значительные резервы повышения производительности при образовании котловых полостей.

Формула изобретения

РАСШИРИТЕЛЬ СКВАЖИН УДАРНОГО ДЕЙСТВИЯ, включающий полый корпус с верхним и нижним переходником, размещенные в корпусе подружиненный поршень с клином и взаимодействующие с клином ударник и породоразрушающие раздвижные элементы, отличающийся тем, что, с целью расширения технологических возможностей расширителя при одновременном повышении производительности и надежности в работе, он снабжен установленной с возможностью осевого перемещения наковальней и закрепленным на ней пилот - долотом и дополнительным поршнем, размещенным над основным подпружиненным, при этом ударник размещен в подпружиненном поршне, а клин выполнен с разнесенным по высоте уступами и установлен с возможностью взаимодействия уступов с хвостовой частью раздвижных породоразрушающих элементов.

РИСУНКИ

Рисунок 1