Устройство для расширения ствола скважины

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для расширения пробуренного ствола скважины в процессе ее строительства. Технический результат - повышение надежности и безопасности работы устройства для расширения ствола скважины. Устройство состоит из корпуса (К) с центральным осевым и радиальными каналами. Канавки выполнены на наружной боковой поверхности К по восходящей винтовой линии. Верхняя и нижняя части К выполнены взаимно смещенными в диаметрально противоположные стороны. Снаружи К установлены породоразрушающие органы в виде фрез (Ф) со сквозными радиальными каналами. Ф установлены на К с возможностью поворота и осевого перемещения. Наружная поверхность Ф оснащена износостойким вооружением. Между торцевыми поверхностями Ф и К установлены опорные шайбы. Между нижними торцами Ф и опорными шайбами размещены тарельчатые пружины. Для ограничения поворота каждой Ф относительно К служат пальцы (П). Эти П обеспечивают поворот каждой Ф в пределах угла, равного 180°, что соответствует максимальному увеличению наружного диаметра расширителя. Расширение пробуренного ствола скважины с помощью указанного устройства осуществляется за счет одновременного вращения и осевого перемещения бурильной колонны, а также нагнетания в нее промывочной жидкости. Для возвращения устройства в транспортное положение достаточно прекратить вращение бурильной колонны и промывку скважины. Под действием собственного веса Ф переместятся в транспортное положение. 4 ил.

 

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для расширения пробуренного ствола скважины в процессе ее строительства.

Известно ротационное устройство для расширения ствола скважины, включающее корпус с осевым каналом, верхняя и нижняя части которого смещены диаметрально противоположно его оси, породоразрушающие органы, выполненные в виде эксцентричных фрез, которые размещены на корпусе с возможностью поворота, и узел фиксации фрез в транспортном положении. Вывод фрез в рабочее положение осуществляется гидравлическим путем [1].

Недостатками известного устройства являются сложность и ненадежность конструкции, а также отсутствие возможности промывки фрез в процессе их работы в стволе скважины.

Также известно устройство для расширения ствола скважины, которое включает корпус с центральным осевым и радиальными каналами, с полукольцевыми канавками на наружной боковой поверхности, состоящий из верхней и нижней частей, которые взаимно смещены в диаметрально противоположные стороны относительно его центральной оси, установленные снаружи корпуса с возможностью поворота эксцентричные породоразрушающие органы в виде фрез со сквозными радиальными каналами, оси которых могут совпадать с осями радиальных каналов в корпусе при максимальном эксцентриситете фрез по отношению к центральной оси корпуса, узлы ограничения поворота фрез, каждый из которых состоит из пальца, закрепленного на внутренней поверхности фрезы и установленного в соответствующей ему полукольцевой канавке корпуса, а также срезного штифта, выполненного из легкоразрушаемого материала, и размещенные между корпусом и торцами фрез опорные шайбы [2]. Указанное устройство может быть принято в качестве прототипа.

К недостаткам известного устройства следует отнести возможность «залипания» фрез в транспортном положении, а также необходимость в осуществлении поворота бурильной колонны влево для перевода фрез из рабочего положения в транспортное. Вращение колонны влево может привести к серьезной аварии - развороту резьбового соединения и падению части бурильного инструмента в скважину.

Технический результат изобретения - повышение надежности и безопасности работы устройства для расширения ствола скважины.

Указанный технический результат достигается за счет того, что устройство, включающее корпус с центральным осевым и радиальными каналами, а также с канавками на наружной боковой поверхности, состоящий из верхней и нижней частей, взаимно смещенных в диаметрально противоположные стороны относительно центральной его оси, эксцентричные породоразрушающие органы, выполненные в виде фрез с радиальными каналами, оси которых совпадают с осями радиальных каналов в корпусе при расположении фрез с максимальной величиной эксцентриситета по отношению к центральной оси корпуса, узлы ограничения поворота фрез, состоящие из пальцев, закрепленных на внутренних поверхностях фрез и установленных в соответствующих им канавках, выполненных на наружной боковой поверхности корпуса, а также опорные шайбы, размещенные между корпусом и торцами фрез, снабжено тарельчатыми пружинами, размещенными между нижними торцами фрез и опорными шайбами, при этом канавки на наружной боковой поверхности корпуса выполнены по восходящей винтовой линии, а фрезы установлены на корпусе с возможностью осевого перемещения относительно него.

Устройство поясняется чертежами, где на фиг.1 показан общий вид устройства в транспортном положении, продольный разрез; на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1; на фиг.3 - общий вид устройства в рабочем положении, продольный разрез; на фиг.4 - сечение Б-Б на фиг.3.

Устройство включает корпус 1, который выполнен с центральным осевым 2 и радиальными 3 каналами, а также с канавками 4 на наружной боковой поверхности. Канавки 4 выполнены на наружной боковой поверхности корпуса 1 по восходящей винтовой линии.

На обоих концах корпуса 1 имеются присоединительные резьбы для возможности размещения устройства в составе бурильной колонны 5. Верхняя и нижняя части корпуса 1 выполнены взаимно смещенными в диаметрально противоположные стороны относительно его центральной оси.

Снаружи корпуса 1 установлены эксцентричные породоразрушающие органы, которые выполнены в виде фрез 6 со сквозными радиальными каналами 7. Фрезы 6 установлены на корпусе 1 с возможностью поворота и осевого перемещения относительно него. Наружная поверхность фрез 6 оснащена износостойким вооружением, например твердосплавными зубками.

С целью предохранения от износа торцевых поверхностей фрез 6 между ними и корпусом 1 установлены опорные шайбы 8. Между нижними торцами фрез 6 и опорными шайбами 8 размещены тарельчатые пружины 9. Последние препятствуют «залипанию» фрез 6 на опорных шайбах 8 в транспортном положении устройства.

Для ограничения поворота каждой фрезы 6 относительно корпуса 1 служат пальцы 10, которые закреплены на внутренней поверхности фрезы 6 и установлены в соответствующих канавках 4. Пальцы 10 обеспечивают поворот каждой фрезы 6 в пределах угла, равного 180°, что соответствует максимальному увеличению наружного диаметра расширителя. За счет установки на каждой фрезе 6 двух (или более) пальцев 10 исключается возможность перекоса и заклинивания фрезы 6 в процессе работы устройства.

Расширение пробуренного ствола скважины с помощью указанного устройства осуществляется следующим образом.

Одно или несколько устройств на бурильной колонне 5 спускают в ствол скважины до заданного интервала. Под действием собственного веса фрезы 6 находятся в своем нижнем (транспортном) положении относительно корпуса 1. При этом величина эксцентриситета (расстояние между осью вращения фрезы 6 и центральной осью корпуса 1) минимальна.

Затем бурильную колонну 5 приводят во вращение и одновременно организуют закачку в нее промывочной жидкости.

При вращении устройства возникают центробежные силы, которые стремятся перевести фрезы 6 из транспортного положения в рабочее. Под действием указанных сил фрезы 6 поворачиваются на угол, равный 180°, и перемещаются в свое верхнее (рабочее) положение относительно корпуса 1. При максимальной величине эксцентриситета оси радиальных каналов 3 и 7 совпадают, что обеспечивает возможность истечения из них промывочной жидкости, прокачиваемой через бурильную колонну 5. За счет этого обеспечивается промывка и охлаждение фрез 6 в процессе их работы.

Расширение ствола скважины осуществляют за счет одновременного вращения и осевого перемещения бурильной колонны 5, а также нагнетания в нее промывочной жидкости.

Для возвращения устройства в транспортное положение достаточно прекратить вращение бурильной колонны 5 и промывку скважины. Под действием собственного веса фрезы 6 переместятся в свое нижнее (транспортное) положение. После этого устройство вместе с бурильной колонной 5 готово к извлечению из ствола скважины.

Источники информации

1. Патент США №2382725, кл. 175-319, 1942.

2. Патент РФ №2026950, Е 21 В 7/28, 1995.

Устройство для расширения ствола скважины, включающее корпус с центральным осевым и радиальными каналами, с канавками на наружной боковой поверхности, состоящий из верхней и нижней частей, которые взаимно смещены в диаметрально противоположные стороны относительно его центральной оси, установленные снаружи корпуса с возможностью поворота относительно него эксцентричные породоразрушающие органы в виде фрез с радиальными каналами, оси которых совпадают с осями радиальных каналов в корпусе при расположении фрез с максимальной величиной эксцентриситета по отношению к центральной оси корпуса, узлы ограничения поворота фрез, которые состоят из пальцев, закрепленных на внутренних поверхностях фрез и установленных в соответствующих им канавках, выполненных на наружной боковой поверхности корпуса, а также опорные шайбы, размещенные между корпусом и торцами фрез, отличающееся тем, что оно снабжено тарельчатыми пружинами, причем тарельчатые пружины размещены между опорными шайбами и нижними торцами фрез, при этом канавки на наружной боковой поверхности корпуса выполнены по восходящей винтовой линии, а фрезы установлены на корпусе с возможностью осевого перемещения относительно него.