Расширитель скважины

 

(19) RU (1Ц (51) 5 62 1 В /2S

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам (21) 5022040/03 (22) 10.01.92 (46) 15.10.93 Бюл. NQ 37 — 38 (71) Татарский государственный научно-исследовательский и проектный институт нефтяной промышленности (72) Абдрахманов Г.С.; Ибатуппин РХ; Зайнуллин АГ.

Хамитьянов НХ; Рахманов P.H.; Филиппов В,П.;

Кононов Ю.В. (73) Татарский государственный научно-исследовательский и проектный институт нефтяной промышленности (54) РАСШИРИТЕЛЬ СКВАЖИНЪ| (57) Использование: в горной промышленности при расширении скважин в заданном интервале. Сущность изобретения: расширитель содержит корпус с центральным каналом и радиальными отверстиями, в которых установлены выдвижные варошки с хвостовиками Механизм выдвижения шарошек в рабочее положение состоит из размещенного в полости корпуса и имеющего средство дпя подсоединения к буровой колонне кольцевого поршня с радиальным каналом для сообщения осевой поласти поршня с надпоршневой полостью, образованной стенками корпуса и поршня, с седлом и со шпицами, образующими с выполненными на внутренней стенке корпуса шпицами шлицевое соединение.. С кольцевым поршнем связан размещенныи В центральном ..э1 .. I; tyñ.ì, воэможностью взаимодействия с хвостовиками шарошек фикси— рующий стержень, имеющий выступ для взаимодействия с коорпусом и каналы, выполненные с возможностью их частичного перекрытия седлом поршня. Расширитель снабжен узлом фиксации поршня в корпусе в транспортном положении расширителя, выполненным в виде установленного в корпусе подпружиненного стопорного элемента и ответного стопорному элементу углубления, выполненного на наружной поверхности поршня и сообщенного с радиальным каналом поршня. Шлицевые участки поршня и корпуса выполнены с кольцевыми проточками. В зафиксированном положении поршня в корпусе шлицевые выступы поршня и корпуса расположены в одной продольной плоскости расширителя. 3 ил.

2001228

10

Изобретение относится к буровой технике, в частности к устройствам для расширения скважин в заданном интервале, Известен расширитель скважин, содерл.ащий полый корпус, выдвижные шарошки, эалрег1ленные на опорах в виде рычагов, усT..iHoEiiiE=-HHûx в боковых пазах корпуса, механизм выдвижения шарошек, включаюгций ко isцеBDL1 порн ень и соединенный с нпл1 1олкатель с промывочным каналом, и ьнкслгор транспортного и рабочего поло;.е н. 1 корпуса относительно не11одоижного о о егом направлении поршня, выполняюций одновременно функции механизма переда ivi крутящего л1омента от привода через поршень корпусу расширителя.

Однако работоспособность известного расширителя недостаточна при передаче на него больших вращающих и осевых нагрузок. которые возникают при бурении глубоких скважин. Так, при спуске-расширителя в наклонные, искривленные и каоерноэные скважины глубиной свыше 3 тыс, м и нагрузка на фиксирующий узел преоьцнает 60 т.

Кро>пе того, при установке шарошек на выдвижных рычагах невозможно передавать им большие вращающие нагрузки, поскольку о этом случае они работают как консоль, пр:.,:.E.M поверхность стенки иэ-эа биения ш,.рон ек получается неровной.

Наиболее близким к заявляемому по принципу действия и по количеству общих признаков является расширитель, содержащий полый корпус с центральным каналом и радиальными отверстиями в его боковой стенке, в которых установлены выдвижные шарошки с хвостовиками, и механизм выдвижения шарашек в рабочее положение, содержащий связанные между собой размещенный в полости корпуса кольцевой поршень с каналом дпя сообщения осевой полости поршня с надпоршневой полостью, образованной стенками корпуса и поршня, с седлом и шпицами, образующими с выполненными на внутренней стенке корпуса шпицами соосно-подвижное соединение, и размещенный в центральном канале корпуса с воэможностью взаимодействия с хво-. стовиками шарашек фиксирующий стержень, имеющий выступ для взаимодействия с корпусом и каналы, выполненные с возможностью частичного их перекрытия седлом поршня.

Недостатком этого расширителя является также низкая работоспособность, вследствие преждевременного вывода шарошек в рабочее положение при спуске его о наклонные, искривленные и каоернозные скважины, из-за отсутствия в конструкции узла, фиксирующего шарашки s транспортном положении, что затрудняет спуск расширителя в скважину.

Цель изобретения — повышение работоспособности расширителя.

Цель достигается тем, что расширитель скважин, включающий полый корпус с центральныим каналом и радиальными отверстиями, в которых установлены выдвижные шарошки с хвостовиками, и механизм выдвижения шарашек в рабочее положение, содержащий связанные между собой размещенный в полости корпуса и имеющий средство для подсоединения к буровой колонне кольцевой поршень с радиальным каналом для сообщения осевой полости поршня с надпоршневой полостью, образованной с1енками корпуса и поршня, с седлом и шпицами, образующими с выполненными на н нутренней стенке корпуса шпицами шлицеоое соединение, и размещенный в центральном канале корпуса с воэможностью с хвостооиками шарошек фиксирующий стержень, имеющий выступ для взаимодействия с v.орпусoм и каналы, выполнеííbiå с возможностью частичного перекрытия их седлом поршня. согласно изобретению снабжен узлом фиксации поршня в корпусе в транспортном положении расширителя, выполненным в виде установленного в корпусе подпружиненного стопорного элемента и ответного стопорному элементу углубления, выполненного на наружной поверхности поршня и сообщенного с радиальным каналом поршня, а шлицевые участки поршня и корпуса выполнены с кольцевыми проточками, причем в зафиксированном положении поршня в корпусе их шлицевые выступы расположены в одной продольной плоскости расширителя, Это позволяет исключить случаи преждевременного выдвижения шарошек в рабочее положение при встрече с препятствиями so время спуска расширителя в скважину и, следовательно, повысить его работоспособность.

На фиг. 1 показан расширитель в транспортном положении с продольным разрезом; на фиг. 2 — то же, при расширении скважины; на фиг. 3 — разреа А-А на фиг. 1.

Расширитель скважины содержит полый корпус 1 с центральным каналом 2 и радиальными отверстиями 3, в которых установлены выдвижные шарашки 4 с хвостовиками 5. В полости корпуса размещен механизм выдвижения шарошек из радиальных отверстий 3 корпуса 1, включающий фиксирующий стержень б, служащий для фиксирования шарошек в выдвинутом рабочем положении, имеющий верхний T и нижний 8 кольцевые выступы. Причем в верхнем

2001228 выступе 7 выполнены продольные каналы 9, Внутри корпуса 1 имеется кольцевой выступ

10 с продольными каналами 11, служащий упором для кольцевого выступа 8 фиксирующего стержня 6 в рабочем положении расширителя. Верхняя часть корпуса 1 выполнена в виде накидной гайки 12, в боковой стенке которой установлен подпружиненный пружиной 13 стопорный элемент

14.

Механизм выдвижения шарашек включает также кольцевой поршень 15, размещенный в полости корпуса 1 и имеющий радиальный канал 16 в стенке, сообщающий осевую полость поршня с надпоршневой полостью 17, образованной стенками поршня 15 и корпуса 1. Корпус 1 и поршень 15 имеют элементы зацепления для совместного их вращения, выполненные в виде чередующихся шлицевых канавок 18 и выступов 19, выполненных на наружной поверхности поршня 15 и внутренней поверхности корпуса 1, На нижнем конце поршня

15, на наружной его поверхности, выполнена кольцевая проточка 20, в которую входит часть шлицевой нарезки корпуса 1, Аналогичная проточка 21 выполнена на внутренней поверхности корпуса 1, в которую входит часть шлицевой нарезки поршня 15.

Проточки 20 и 21 выполнены так, что в транспортном положении расширителя поршень 15 с корпусом 1 находятся в расцепленном состоянии.

На наружной поверхности поршня выполнено углубление 22, в которое входит стопорный элемент 14, выполненное таким образом, что его полость сообщена с радиальным каналом 16 поршня 15, Причем стопорный элемент 14 в корпусе 1 и углубление

22 в поршне 15 размещены так, что в зафиксированном положении поршня в корпусе их шлицевые выступы 19 расположены в одной продольной плоскости расширителя.

На верхнем конце поршня 15 имеется резьба 23 для соединения расширителя с бурильной колонной (не показана), а к нижнему его концу присоединено седло 24, взаимодействующее с кольцевым выступом 7 фиксирующего стержня 6 и частично перекрывающее каналы 9 в этом выступе.

Расширитель скважины работает следующим образом.

С помощью резьбы 23 расширитель присоединяют к колонне бурильных труб и спускают в скважину, При этом корпус 1 расширителя зафиксирован от продольных перемещений относительно поршня 15 стопорным элементом 14, входящим в углубление 22, а шлицевые выступы 19 поршня 15 упираются в такие же выступы корпуса, Бла5

55 годаря этому при возникновении условий, препятствующих свободному спуску расширителя (искривление скважины, каверны и т.д.), приложение усилий для проталкивания инструмента не повлечет преждевременное выдвижение шарошек 4 из радиальных отверстий 3.

На заданной глубине колонну бурильных труб начинают вращать с одновременной подачей в нее промывочной жидкости, которая через осевую полость поршня 15, продольные каналы 9, кольцевой зазор между седлом 24 и фиксирующим стержнем 6 и далее через продольные каналы 11 корпуса

1 поступает в промывочные отверстия долота (не показано). При этом верхний кольцевой выступ 7 фиксирующего стержня б упирается в седло 24. Под действием перепада давления, возникающего внутри кольцевого поршня 15 и распространяющегося через радиальные каналы iá в полость 17 и углубление 22, стопорный элемент 14, сжимая пружину 13, выходит из углубления 22, и корпус 1 с накидной гайкой 12 перемещается вверх относительно кольцевого поршня 15 (фиг. 2). При этом шлицевые выступы

19 корпуса 1 и поршня. 15 входят в соответствующие шлице ые канавки 18, и кру гящий момент от колонны бурильных труб через поршень 15 и шлицевое соединение пе редается на корпус 1. При перемещении корпуса

1 вверх хвостовики 5 взаимодействуют с фиксирующим стержнем б, благодаря чему шарошки 4 начинают выдвигаться из корпуса 1 и разбуривать стенку скважины. К моменту полного выдвижения шарошек 4 из корпуса 1 нижний кольцевой выступ 8 упирается в кольцевой выступ 10 корпуса 1 и поднимает фиксирующий стержень б так, что его верхний кольцевой выступ 7 окажется выше седла 24. Вследствие образования зазора между нижним торцом верхнего кольцевого выступа 7 и седлом 24 давление нагнетания жидкости уменьшится, что свидетельствует о полном выдвижении шарошек в рабочее положение. Поднимая или опуская расширитель, расширяют скважину

s заданном интервале.

После окончания расширения скважины нагнетание жидкости прекращают и расширитель поднимают на поверхность.

При этом под действием своего веса корпус 1 опускается, а шарошки 4 под действием сил реакции нерасширенной части ствола скважины вдвигаются внутрь корпуса 1. (56) Патент США

N 2809016, кл. 175-267, 1957, ЕП N.. 0397872, кл. Е 21 В 7/28, 1988.

2001228

)7

Юм д,21

24

1О

11

8

Составитель Ф, Арэамасцев

Редактор Л. Волкова Техред М.Моргентал Корректор А.Q5p äð

Заказ 3118

Тираж Подписное

НПО "Поиск" Роспатента

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101

Формула изобретения

РАсшиРитель скВАжины, включающий полый корпус с центральным каналом и радиальными отверстиями, в которых установлены выдвижные шарошки с хвостовиками, и механизм выдвижения шарошек в рабочее положение, содержащий связанные между собой размещенный в полости корпуса и имеющий средство для „ подсоединения к буровой колонне кольцевой поршень с радиальным каналом для сообщения осевой полости поршня с надпоршневой полостью, образованной стенками корпуса и поршня, с седлом и со шлицами, образующими с выполненными нв внутренней стенке корпуса шлицами шлицевое соединение, и размещенный в центральном канале корпуса с воэможностью взаимодействия с хвостовиками шарошек фиксирующий стержень, имеющий выступ для взаимодействия с корпусом и каналы, выполненные с возможностью их частичного перекрытия седлом поршня, отличающийся тем, что он снабжен узлом фиксации поршня в корпусе в транспортном положении расширителя, выполненным в виде установленного в корпусе подпружиненного стопорного элемента и ответного стопорному элементу углубления, выполненного на наружной поверхности поршня и сообщенного с радиальным каналом поршня, а шлицевые участки поршня и корпуса выполнены с кольцевыми проточками, причем в зафиксированном положении поршня в корпусе шлицевые выступы поршня и корпуса расположены в одног продольной плоскости расширителя.