Устройство для расширения скважин

 

Использование: в горном деле при расширении скважин геологоразведочного назначения. Сущность изобретения: устройство содержит корпус с осевым каналом и установленные на эксцентрично смещенных частях корпуса фрезы с породоразрушающими органами. С целью упрощения конструкции узел фиксации фрез выполнен в виде закрепленных в корпусе и фрезах штифтов из легкоразрушаемого материала и пальцев, закрепленных во фрезах и размещенных своими концами в канавках, выполненных на боковой поверхности корпуса. В корпусе и фрезах выполнены сквозные радиальные каналы, оси которых совмещаются при максимальном угле поворота фрез на корпусе. 4 ил.

Изобретение относится к бурению скважин, а именно к устройствам для расширения ствола скважины при проведении изоляционных работ.

Известен расширитель, наиболее близкий к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату, у которого породоразрушающие элементы выполнены в виде эксцентрических втулок и посажены на эксцентрики вала.

Недостатками этого расширителя являются сложность конструкции узла фиксирования фрез в транспортном положении и вывода их в рабочее состояние, а также отсутствие промывки шарошек при бурении поглощающих скважин.

Цель изобретения - упрощение конструкции и обеспечение интенсивной промывки фрез.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для расширения скважин, включающем имеющий осевой канал корпус, верхняя и нижняя часть которого смещены диаметрально противоположно относительно его общей оси, установленные на корпусе с возможностью поворота эксцентричные фрезы с породоразрушающими элементами и узел фиксации фрез, на боковой поверхности корпуса выполнены полукольцевые канавки, а узел фиксации фрез выполнен в виде закрепленных на внутренней поверхности фрез и размещенных в полукольцевых канавках корпуса пальцев и фиксирующих от проворота фрез относительно корпуса штифтов из легкоразрушаемого материала, причем в корпусе и фрезах выполнены сквозные радиальные каналы с возможностью совмещения осей каналов фрез с осями каналов корпуса при положении фрез с максимальной величиной эксцентриситета относительно общей оси корпуса.

В известном ротационном расширителе промывка скважины осуществляется по центральному каналу корпуса и затем промывочная жидкость промывает и охлаждает фрезы при движении по кольцевому (затрубному) пространству вверх. Если же ниже расширяемого интервала возникает интенсивное поглощение, то буровой раствор из центрального канала сразу же уходит вниз в зону поглощения и фрезы не омываются потоком жидкости, что снижает их работоспособность.

Фиксация фрез в транспортном положении в этом расширителе осуществляется специальным устройством, включающим болты, пружины, поршневую систему, размещенную в корпусе и др. детали. Вывод фрез в рабочее положение осуществляется гидравлическим путем.

В предлагаемом расширителе промывка скважины осуществляется через сквозные радиальные каналы в корпусе и фрезах, сообщенные между собой в рабочем положении фрез. Фрезы фиксируются в транспортном положении с помощью штифтов, которые автоматически срезаются сразу же после начала вращения расширителя, а в рабочем положении они фиксируются пальцами, перемещающимися в полукольцевых пазах корпуса.

На фиг. 1 изображен продольный разрез предлагаемого устройства в транспортном положении; на фиг. 2 - то же, в рабочем положении; на фиг. 3 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 4 - разрез Б-Б на фиг. 2.

Расширитель состоит из корпуса 1 с эксцентриками 2, на которых свободно посажены породоразрушающие эксцентричные фрезы 3 с породоразрушающими элементами. Для предохранения износа внутренней и торцовых поверхностей фрез устанавливаются втулки 4 и сменные кольца 5. В транспортном положении при спуске расширителя в скважину фрезы удерживаются штифтами 6 из легкоразрушающего материала, а в рабочем положении при расширении скважины - пальцами 7, внутренний конец которых размещен в полукольцевых канавках 8 на наружной поверхности корпуса. Эти канавки обеспечивают поворот фрез на 180^о, что соответствует максимальному увеличению диаметра расширителя. Фрезы и корпус имеют радиальные каналы 9 и 10, которые в транспортном положении фрез разобщены, а при повороте фрез в рабочее положение они сообщаются между собой, обеспечивая тем самым промывку и охлаждение фрез в процессе их работы. С помощью верхней резьбы корпус присоединяется к бурильным трубам, а внизу к корпусу присоединяется направляющая глухая фреза.

Устройство работает следующим образом.

Собранное устройство на бурильной колонне спускается в скважину до заданного интервала. Бурильную колонну приводят во вращение и одновременно закачивают в нее промывочную жидкость, наблюдая за показанием манометра. При вращении устройства за счет несимметричности собственной массы эксцентричных фрез относительно оси вращения и эксцентриситета между осью вращения (ось скважины) и центральной осью корпуса возникают центробежные силы, которые стремятся привести фрезы в положение, противоположное транспортному. При этом срезаются штифты 6 и фрезы поворачиваются на эксцентриках до соприкосновения со стенками скважины. При касании стенок скважины силы трения дополнительно способствуют выводу фрез в рабочее положение. Поворот фрез ограничивается пальцами 7, перемещающимися по канавке 8. Эти же пальцы предотвращают смещение фрез вдоль оси корпуса 1. При повороте фрезы на 180^о совмещаются ее каналы 9 с каналами 10 в корпусе 1, о чем свидетельствует падение давления в нагнетательной линии. Осуществляя вращение и промывку скважины производят ее расширение в заданном интервале.

Для возвращения устройства в транспортное положение необходимо плавно поднять инструмент и во время остановок (упора) его в нерасширенном участке ствола скважины осуществлять поворот инструмента на 180^о против часовой стрелки, в результате чего за счет сил трения о стенки скважины эксцентричные фрезы займут транспоpтное положение.

Предлагаемый расширитель дает следующие преимущества: 1. Сокращаются средства на его изготовление за счет упрощения конструкции; 2. Повышается надежность, работоспособность и долговечность расширителя за счет обеспечения промывки каждой фрезы; 3. Возможность применения нескольких пар эксцентричных фрез позволяет получить строго цилиндрический, калиброванный участок расширенного ствола скважины.

Технико-экономический эффект от использования изобретения достигается путем снижения стоимости изготовления расширителя, повышения срока его эксплуатации, увеличения успешности изоляционных работ за счет качественного расширения ствола скважины.

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАСШИРЕНИЯ СКВАЖИН, включающее имеющий осевой канал корпус, верхняя и нижняя часть которого смещены диаметрально противоположно относительно его общей оси, установленные на корпусе с возможностью поворота эксцентричные фрезы с породоразрушающими элементами и узел фиксации фрез, отличающееся тем, что, с целью упрощения конструкции и обеспечения интенсивной промывки, на боковой поверхности корпуса выполнены полукольцевые канавки, а узел фиксации фрез выполнен в виде закрепленных на внутренней поверхности фрез и размещенных в полукольцевых канавках корпуса пальцев и фиксирующих от проворота фрез относительно корпуса штифтов из легкоразрушаемого материала, причем в корпусе и фрезах выполнены сквозные радиальные каналы с возможностью совмещения осей каналов фрез с осями каналов корпуса при положении фрез с максимальной величиной эксцентриситета относительно общей оси корпуса.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4