Устройство для расширения скважин

 

Использование: в горном деле при расширении скважин. Сущность изобретения: устройство для расширения скважин включает обсадную и бурильную колонны, закрепленный в нижней части бурильной колонны породоприемник и установленные на нем режущие лопасти с приводом их раскрытия рычажно-шарнирного типа. Нижняя часть бурильной колонны выполнена в виде штока с соосно размещенной на нем направляющей втулкой и установленным на втулке с возможностью осевого перемещения опорным элементом со стопорными элементами. В нижней части обсадной колонны выполнены прорези для размещения в них стопорных элементов, при этом опорный элемент подпружинен относительно втулки. 3 ил.

Изобретение относится к горному делу, а именно к устройствам для механического расширения скважин с целью отбора пробы породы из стенки скважины преимущественно в продуктивных пластах россыпей.

Известно устройство для расширения скважин, содержащее обсадную колонну с шарнирно закрепленными на ней режущими лопастями и размещенный внутри обсадной колонны подпружиненный буровой став, с помощью которого управляют перемещением режущих лопастей [1] Недостатком этого устройства является невозможность поинтервального отбора пробы породы со стенки скважины без извлечения из скважины всего устройства.

Известно также устройство для расширения скважин, содержащее бурильную и обсадную колонну, установленный в обсадной колонне с возможностью продольного перемещения и вращения вокруг своей оси ствол, связанный с режущими лопастями, снабженными приводом их поворота, шток помещенный внутри направляющей втулки и породоприемник [2] Недостатком этого устройства является невозможность расширения ранее пробуренной до проектной отметки скважины на большей части ее длины, что снижает его технологические возможности. Объясняется это тем, что поворот лопастей и их движение в направлении к стенкам скважины в этом устройстве возможны только в случае опоры породоприемника на забой, при этом расширение осуществляется в зоне непосредственно примыкающей к забою. Недостатком устройства является также то, что оно формирует полость, имеющую стенку сложной конфигурации, что затрудняет определение ее объема расчетным путем и требует выполнения трудоемких и длительных измерительных операций непосредственно в скважине. Например, при последовательном выполнении углубки и расширения стенки полости представляет собой чередование выступов и впадины, а при выполнении углубки одновременно с расширением образуется полость, форма которой определяется скоростью разрушения забоев скважины и полости. В обоих случаях полость имеет переменный диаметр, а объем получаемой пробы меньше максимально возможного, что в конечном счете снижает производительность и достоверность опробования.

Целью изобретения является расширение технологических возможностей устройства при одновременном повышении его производительности и достоверности опробования.

Достигается это тем, что в устройстве для бурения скважин, содержащем бурильную и обсадную колонны, установленную в обсадной колонне с возможностью продольного перемещения и вращения вокруг своей оси направляющую втулку, связанную с режущими лопастями, снабженными приводами их поворота, шток, размещенный внутри направляющей втулки, которая снабжена опорным элементом, на котором шарнирно закреплены стопорные элементы, а в нижней части обсадной колонны выполнены прорези для захода в них стопорных элементов при опускании в скважину направляющей втулки, при этом опорный элемент свободно установлен на направляющей втулке и подпружинен относительно последней.

На фиг.1 изображен общий вид устройства в нерабочем положении; на фиг.2 то же, устройство в рабочем положении при выдвижении режущих лопастей из корпуса; на фиг. 3 то же, устройство в рабочем положении при вертикальном перемещении режущих лопастей.

Устройство для расширения скважин включает обсадную колонну 1, бурильную колонну 2, направляющую втулку 3, шток 4, пружину 5, опорный элемент 6, выполненный в виде кольца с подпружиненными стопорными элементами 7, корпус 8, режущие лопасти 9 с приводом их поворота в виде толкателей 10, трубу 11 с выполненными в ней окнами 12 и породоприемник 13 с днищем 14. Обсадная колонна 1 в нижней своей части имеет прорези 15. Опорный элемент 6 установлен свободно на направляющей втулке 3. Последняя размещена на штоке 4 с возможностью продольного перемещения и связана с ним посредством шпонки (не показана). Корпус 8 жестко соединен с направляющей втулкой 3 и породоприемником 13. Режущие лопасти 9 закреплены на корпусе 2 шарнирно и с возможностью выхода из него через окна 12.

Устройство для расширения скважин работает следующим образом. В заранее пробуренную до проектной отметки скважину устанавливают обсадную колонну 11, в которую на бурильной колонне 2 спускают шток 4 с направляющей втулкой 3, опорным элементом 6, режущими лопастями 9 и породоприемником 13. Опускание производят до тех пор, пока стопорные элементы 7 опорного элемента 6 не установятся напротив прорезей 15 и под действием пружин не зайдут в них (фиг. 1).

После соединения опорного элемента 6 с обсадной колонной 1 на шток 4 через бурильную колонну 2 передают вращение и осевую нагрузку. Посредством шпонки вращение от штока 4 передается направляющей втулке 3, а через толкатели 10 осевая нагрузка передается режущим лопастям 9. Последние разводятся в стороны на шарнирах корпуса 8 и, вращаясь вместе с ним и направляющей втулкой 3, разрушают стенку скважины. Выдвижение режущих лопастей 9 из корпуса завершается, когда шток 4 своим выступом садится на верхний торец с направляющей втулки 3 (фиг.2).

Дальнейшее перемещение шток 4 вниз осуществляется совместно с направляющей втулкой 3 и режущими лопастями 9. При этом происходит сжатие пружины 5 и вертикальное перемещение вниз режущих лопастей 9 (фиг.3). Разрушенная порода под действием силы тяжести через окна 12 в трубе 11 поступает в породоприемник 13. Периодически вращение бурильной колонны 2 прекращается и с ее помощью шток 4 с направляющей втулкой 3, опорным элементом 6 и породоприемником извлекается из скважины на поверхность для разгрузки последнего. После разгрузки осуществляют спуск инструмента с последующим раскреплением опорного элемента 6 в обсадной колонне 1. Длин рейса определяется объемом породоприемника 13.

Когда вертикальный ход режущих лопастей прекращается (пружина 5 сжата полностью), прекращают вращение бурильной колонны 2 и на интервал опробования вверх или вниз в зависимости от принятой схемы опробования, после чего продолжают расширение на новом участке.

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАСШИРЕНИЯ СКВАЖИН, включающее обсадную и бурильную колонны, закрепленный в нижней части бурильной колонны породоприемнмк и установленные на породоприемнике режущие лопасти с приводом их раскрытия рычажно-шарнирного типа, отличающееся тем, что нижняя часть бурильной колонны выполнена в виде штока с соосно размещенной на нем направляющей втулкой и установленным на втулке с возможностью осевого перемещения опорным элементом со стопорными элементами, а в нижней части обсадной колонны выполнены прорези для размещения в них стопорных элементов, при этом опорный элемент подпружинен относительно втулки.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3