Расширитель для одновременного бурения и расширения на обсадной колонне

Изобретение относится к буровой технике нефтегазодобывающей промышленности, в частности к устройствам для увеличения диаметра скважины в заданном интервале. Расширитель для одновременного бурения и расширения на обсадной колонне состоит из корпуса со сквозными пазами, в которых на осях размещены лопасти, армированные твердым сплавом, подпружиненного поршня с центральным штоком и разжимным конусом на конце, входящим во взаимодействие с лопастями, выполненными с выступом и установленными с возможностью его контакта с поверхностью разжимного конуса. Корпус выполнен заодно с муфтовой нижней резьбой и снабжен промывочными отверстиями, в которые установлены насадки, направленные на твердосплавные резцы лопастей в рабочем положении. Поршень выполнен заодно с разжимным конусом и установлен так, что под действием перепада давления движется вниз относительно корпуса. На наружной поверхности поршня установлено стопорное кольцо, взаимодействующее с внутренней канавкой корпуса в рабочем положении. Лопасти имеют режущий профиль, позволяющий равномерно распределить нагрузку на резцы, и в верхней внутренней части снабжены хвостовиками, взаимодействующими с верхней торцевой поверхностью разжимного конуса и удерживающими лопасти в транспортном положении. Обеспечивается надежность и долговечность конструкции. 3 ил.

 

Изобретение относится к буровой технике нефтегазодобывающей промышленности, в частности к устройствам для увеличения диаметра скважины в заданном интервале.

Известен расширитель скважин (патент RU № 64255, МПК Е21В 7/20, опубл. 27.06.2007 г., бюл. № 23), включающий полый корпус с внутренним выступом и радиальными отверстиями, в которых установлены выдвижные режущие элементы с твердосплавными зубками на режущей поверхности и с хвостовиками, размещенный в полости корпуса с фиксацией от проворота кольцевой поршень с фиксатором, взаимодействующим в рабочем положении с хвостовиками, боковым отверстием, верхним и нижним упорами на наружной поверхности и средством подсоединения к бурильной колонне, цилиндр, соединенный с корпусом и образующий с кольцевым поршнем гидравлическую камеру, сообщенную его боковым отверстием с полостью корпуса, и устройство для стопорения режущих элементов в нерабочем положении, содержащее дополнительный кольцевой поршень, расположенный ниже боковых отверстий поршня в гидравлической камере расширителя, радиально подпружиненные кольцевые сегменты, расположенные в наружных пазах кольцевого поршня и ответные этим сегментам углубления - в цилиндре, а между дополнительным поршнем и кольцевыми сегментами устройства стопорения режущих элементов, установлен толкатель для вывода указанных сегментов из зацепления с корпусом расширителя. Причем режущие элементы подпружинены внутрь и соединены с корпусом шарнирно, с возможностью их поворота в плоскости, проходящей через продольные геометрические оси корпуса и режущих элементов, а фиксатор выполнен полым с конусной поверхностью внизу, выполненной с возможностью взаимодействия с хвостовиками, и жестко соединенным с кольцевым поршнем, при этом внутренняя полость кольцевого поршня или фиксатора ниже бокового отверстия выполнена сужающейся.

Недостатками данного расширителя являются:

- невозможность работы с долотом при одновременном бурении и расширении скважины, так как отсутствует подача промывочной жидкости на долото;

- недостаточный выход режущих элементов для расширения под обсадную колонну, обусловленный конструкцией расширителя;

- недолговечность инструмента, связанная с ненадежной и многоэлементной конструкцией узла стопора, которая сложна в изготовлении, сборке и приводит к его зашламовыванию;

- отсутствие направленной промывки на рабочую часть лопастей приводит к перегреву режущих элементов и их катастрофическому износу.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является расширитель (патент RU № 2612166, МПК Е21В 7/28, опубл. 02.03.2017 г., бюл. № 8), состоящий из корпуса со сквозными пазами, в которых на осях размещены лопасти, армированные твердым сплавом, подпружиненного поршня с центральным штоком и разжимным конусом на конце, входящим во взаимодействие с лопастями, отличающийся тем, что он дополнительно снабжен кожухом с продольными окнами, выполненными симметрично сквозным пазам корпуса, и связан с ним резьбой, конусная поверхность снабжена кольцевым выступом, обращенным к кольцевой проточке в теле корпуса, и продольными пазами на конусной поверхности, выполненными симметрично продольным окнам кожуха, причем положение конусной поверхности зафиксировано стопором, связанным с центральным штоком, а лопасти выполнены с выступом и установлены с возможностью его торцового контакта с конусной поверхностью в продольных пазах и кожухом в крайнем положении лопастей.

Недостатками данной конструкции расширителя являются:

- невозможность осуществления одновременно бурения с расширением, так как кожух не предназначен для передачи крутящего момента при бурении долотом;

- отсутствие фиксатора лопастей в транспортном положении может привести к преждевременному раскрытию и заклиниванию лопастей при спускоподъемных операциях в процессе наращивания, что приведет к заклиниванию устройства и созданию аварийной ситуации;

- отсутствие фиксатора лопастей в рабочем положении может привести к невозможности получения расширенного ствола необходимого диаметра из-за пульсаций насоса, как следствие, возможно колебание лопастей;

- недолговечность породоразрушающих элементов, связанная с их перегревом из-за отсутствия подачи промывочной жидкости непосредственно в зону породоразрушающих элементов при разрушении породы;

- неоптимальная форма рабочей части лопастей, как следствие, высокий крутящий момент при расширении, износ породоразрушающих элементов.

Технической задачей предлагаемого устройства является создание надежной и долговечной конструкции расширителя для одновременного бурения и расширения на обсадной колонне за счет применения конструкции, позволяющей передавать крутящий момент от долота, фиксации лопастей в транспортном и рабочем положениях, а также обеспечения подачи промывочной жидкости непосредственно в зону породоразрушающих элементов при разрушении породы, позволяющей обеспечить ствол скважины строго необходимого диаметра при одновременном бурении и расширении на обсадной колонне.

Техническая задача решается расширителем для одновременного бурения и расширения на обсадной колонне, состоящим из корпуса со сквозными пазами, в которых на осях размещены лопасти, армированные твердым сплавом, подпружиненного поршня с центральным штоком и разжимным конусом на конце, входящим во взаимодействие с лопастями, выполненными с выступом и установленными с возможностью его контакта с поверхностью разжимного конуса.

Новым является то, что корпус выполнен заодно с муфтовой нижней резьбой и снабжен промывочными отверстиями, в которые установлены насадки, направленные на твердосплавные резцы лопастей в рабочем положении, поршень выполнен заодно с разжимным конусом и установлен так, что под действием перепада давления движется вниз относительно корпуса, на наружной поверхности поршня установлено стопорное кольцо, взаимодействующее с внутренней канавкой корпуса в рабочем положении, лопасти имеют режущий профиль, равномерно распределяющий нагрузку на резцы, и в верхней внутренней части снабжены хвостовиками, взаимодействующими с верхней торцевой поверхностью разжимного конуса и удерживающими лопасти в транспортном положении.

На фиг. 1 показан расширитель в транспортном положении, продольный разрез;

на фиг. 2 – в рабочем положении, продольный разрез;

на фиг. 3 – пример применения расширителя.

Расширитель для одновременного бурения и расширения на обсадной колонне, содержит корпус 1 (фиг. 1) со сквозными пазами 2, в которых на осях 3 размещены лопасти 4. Наружные поверхности лопастей 4 армированы твердосплавными резцами 5. Внутри корпуса 1 расположен подпружиненный пружиной 6 поршень 7 с центральным штоком 8 и разжимным конусом 9, который входит в взаимодействие с выступом 10 (фиг. 2) лопастей 4.

Корпус 1 выполнен заодно с муфтовой нижней резьбой 11 и снабжен промывочными отверстиями 12, в которые установлены насадки 13, направленные на твердосплавные резцы 5 лопастей 4 в рабочем положении. Поршень 7 выполнен заодно с разжимным конусом 9 и установлен так, что под действием перепада давления движется вниз относительно корпуса 1. На наружной поверхности поршня 1 установлено стопорное кольцо 14, взаимодействующее с внутренней канавкой 15 корпуса 1 в рабочем положении. Лопасти 4 имеют режущий профиль 16, позволяющий равномерно распределить нагрузку на резцы 5. Лопасти 4 (фиг. 1) в верхней внутренней части снабжены хвостовиками 17, взаимодействующими с верхней торцевой поверхностью 18 разжимного конуса 9 и удерживающими лопасти 4 в транспортном положении.

Расширитель для одновременного бурения и расширения на обсадной колонне работает следующим образом.

Собирают компоновку – долото 19 (фиг. 3), расширитель, винтовой забойный двигатель 20, затем соединительный узел 21 бурового инструмента (например, пат. RU № 2663856, МПК Е21В 7/20, Е21В 7/28, опубл. 10.08.2018 г., бюл. № 22), который в свою очередь уже соединяется с обсадной колонной 22. В такой последовательности компоновку спускают в скважину для одновременного бурения и расширения.

Благодаря тому, что лопасти 4 в верхней внутренней части снабжены хвостовиками 17, взаимодействующими с верхней торцевой поверхностью 18 разжимного конуса 9 поршня 7, который подпружинен пружиной 6 вверх относительно корпуса 1, лопасти 4 удерживаются в транспортном положении в процессе спуска компоновки. Таким образом лопасти 4 в процессе спуска находятся в утопленном положении в пазах корпуса 1 и не препятствуют спуску компоновки.

Затем включают насос (на фиг. не показан), по обсадной колонне 22 (фиг. 3) прокачивают промывочную жидкость. Компоновка в это время находится на весу. В процессе прокачки промывочной жидкости через насадки долота 23 создается перепад гидравлического давления. В это время начинает вращаться забойный двигатель 20, поршень 7 сжимает пружину 6 и разжимной конус 9 поршня 7, наезжая на выступы 10 лопастей 4 выводит их в рабочее положение. Твердосплавные резцы 5 при этом врезаются в стенки скважины 24. После того как лопасти 4 полностью вышли в рабочее положение, начинают создавать осевую нагрузку на долото 19, при этом начинается процесс бурения скважины (диаметр D), а расширитель увеличивает диаметр скважины (диаметр D1). Промывочная жидкость, проходя через отверстия 12 (фиг. 2) и насадки 13, попадает на рабочую поверхность твердосплавных резцов 5, охлаждая и очищая их. Стопорное кольцо 14, расположенное на поршне 7 в рабочем положении, фиксируется в канавке 15, расположенной на внутренней поверхности корпуса 1 и фиксирует поршень 7 в этом положении, препятствуя перемещению поршня 7 от пульсации насоса (на фиг. не показан). Лопасти 4 при этом жестко зафиксированы в рабочем положении, что позволяет получить оптимальный диаметр скважины после расширения, позволяющий беспрепятственно спускать обсадную колонну 22.

После завершения одновременного бурения и расширения заданного интервала отключают буровой насос, под действием пружины 6 поршень 7 возвращается в исходное транспортное положение, и верхняя торцевая поверхностью разжимного конуса 9 поршня 7 зацепляется за хвостовики 17 лопастей 4 и возвращает лопасти 4 в пазы 2 корпуса 1.

Затем на колонне бурильных труб спускают инструмент, отсоединяют оборудование и извлекают на устье скважины, а обсадную колонну цементируют любым известным способом.

Благодаря тому, что лопасти имеют режущий профиль, который позволяет равномерно распределить нагрузку на резцы, значительно снижаются вибрации в сложных интервалах и сокращаются ударные нагрузки, что увеличивает их стойкость. Кроме того, обеспечивается ствол скважины после расширения без уступов и искривлений.

Предлагаемая конструкция расширителя для одновременного бурения и расширения на обсадной колонне является надежной и долговечной конструкцией за счет применения конструкции, позволяющей передавать крутящий момент на долото, фиксации лопастей в транспортном и рабочем положениях, а также обеспечения подачи промывочной жидкости непосредственно в зону породоразрушающих элементов при разрушении породы, позволяющей обеспечить ствол скважины строго необходимого диаметра при одновременном бурении и расширении на обсадной колонне.

Расширитель для одновременного бурения и расширения на обсадной колонне, состоящий из корпуса со сквозными пазами, в которых на осях размещены лопасти, армированные твердым сплавом, подпружиненного поршня с центральным штоком и разжимным конусом на конце, входящим во взаимодействие с лопастями, выполненными с выступом и установленными с возможностью его контакта с поверхностью разжимного конуса, отличающийся тем, что корпус выполнен заодно с муфтовой нижней резьбой и снабжен промывочными отверстиями, в которые установлены насадки, направленные на твердосплавные резцы лопастей в рабочем положении, поршень выполнен заодно с разжимным конусом и установлен так, что под действием перепада давления движется вниз относительно корпуса, на наружной поверхности поршня установлено стопорное кольцо, взаимодействующее с внутренней канавкой корпуса в рабочем положении, лопасти имеют режущий профиль, равномерно распределяющий нагрузку на резцы, и в верхней внутренней части снабжены хвостовиками, взаимодействующими с верхней торцевой поверхностью разжимного конуса и удерживающими лопасти в транспортном положении.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к бурильной системе для бурения по существу вертикальных скважин или стволов. Бурильная система содержит установку для расширения ствола, содержащую полую колонну рядом с нижним концом бурильной системы, первую режущую головку, присоединенную к полой колонне с возможностью вращения, узел буровой головки, присоединенный к функционально нижнему концу колонны, и узел захватного устройства, присоединенный к полой колонне.

Изобретение относится к техническим средствам для бурения боковых стволов из горизонтальной части необсаженной скважины, в частности к устройствам для бурения с применением длинномерных гибких труб (колтюбинга).

Изобретение относится к области бурения восстающих выработок. Головка для вращательного бурения восстающей выработки в горной породе содержит корпус, устанавливаемый на приводном валу и имеющий монтажную поверхность, проходящую радиально наружу от вала, множество опор, расположенных на монтажной поверхности для установки с возможностью вращения соответствующих шарошек на корпусе, по меньшей мере один направляющий блок, прикрепленный к корпусу с выступанием из монтажной поверхности в положении вблизи опоры или на расстоянии от нее, причем направляющий блок имеет по меньшей мере одну направляющую поверхность, выставленную пересекающей монтажную поверхность, для содействия перемещению выбуренного материала от монтажной поверхности.

Группа изобретений относится к способу установки в заданное положение бурильного устройства, при этом бурильное устройство является устройством для бурения восстающей выработки, содержащим ось вращения.

Предложение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к устройствам для увеличения диаметра скважины в заданном интервале. Технический результат - исключение заклинивания устройства в скважине и получение калиброванного ствола необходимого диаметра, исключение аварийных ситуаций в скважине.

Изобретение относится к области горной техники, к способам проходки скважин по породам средней и высокой крепости в горном деле и может найти применение в строительстве.

Изобретение относится к области нефтегазовой промышленности, в частности к строительству нефтяных и газовых скважин и может найти применение для увеличения диаметра ствола скважины в заданном интервале.

Изобретение предназначено для направленного бурения с одновременной подачей хвостовика с возможностью крепления защелками для многократных спускоподъемных операций.

Изобретение относится к области бурения нефтяных и газовых скважин, а именно к способам бурения на обсадной колонне. Соединительный узел бурового инструмента с обсадной колонной включает обсадную колонну с башмаком, вставленный в обсадную колонну переходник бурового инструмента, плунжер с верхней проточкой, вставленный в переходник с возможностью ограниченного упором перемещения вниз в транспортное положение с возможностью совмещения верхней проточки с подвижными шпонками.

Изобретение относится к области буровой техники и предназначено для извлечения прихваченной бурильной колонны и бурового инструмента в наклонно направленных и горизонтальных скважинах.

Группа изобретений относится к долотам для бурения с обсадной трубой или обсадной колонной-хвостовиком и к способам бурения скважины, использующим указанные долота.

Изобретение относится к области подводного бурения. Способ рытья шахты для буровой скважины заключается в том, что погружают устройство для рытья, имеющее в своем составе облицовку шахты, на дно водоема, причем устройство для рытья содержит прижимные башмаки, прикрепленные к шарнирным плечам, выполненным с возможностью выдвижения и втягивания для выборочной фиксации устройства для рытья в нужном положении в облицовке шахты, первый двигатель, соединенный с буровым долотом и прикрепленный к устройству для рытья с помощью поворотного элемента, работой которого управляют таким образом, чтобы угол расположения первого двигателя относительно продольной оси устройства для рытья можно было регулировать в процессе работы, средства для перемещения устройства для рытья вверх и вниз, и второй двигатель, прикрепленный к устройству для рытья, обеспечивающий возможность поворота первого двигателя относительно продольной оси, роют шахту скважины путем приведения в действие устройства для рытья, одновременно погружая облицовку шахты в шахту для буровой скважины до тех пор, пока верх облицовки шахты не окажется, по существу, на уровне дна водоема, роют пилотную скважину под дном шахты с помощью устройства для рытья и вводят устьевую опорную трубу в пилотную скважину.

Группа изобретений относится к нефтегазовой промышленности и может быть использовано для забуривания и крепления дополнительных стволов многоствольной скважины из ранее пробуренных обсаженных скважин.

Группа изобретений относится к сооружениям электросетей. Технический результат - обеспечение приповерхностной прокладки подземных кабелей или подземных проводов с длиной участка трубопровода до 1500 м.

Группа изобретений относится к области бурения грунта для одновременного бурения и заканчивания скважин при их строительстве. В подземном пласте с помощью бурового инструмента бурят скважину, имеющую боковую стенку, на которую наносят под давлением проникающий в нее формовочный материал, образующий на ней первичную трубу.

Изобретение относится к скважинной эксплуатационной обсадной колонне, предназначенной для введения в ствол скважины в пласте. Технический результат – улучшение обсадной колонны.

Группа изобретений относится к области направленного бурения при разработке нефтяных месторождений и, в частности, к направленному бурению хвостовиком и его цементированию с использованием извлекаемой компоновки низа бурильной колонны.

Изобретение предназначено для направленного бурения с одновременной подачей хвостовика с возможностью крепления защелками для многократных спускоподъемных операций.

Изобретение предназначено для направленного бурения с одновременной подачей хвостовика с возможностью крепления защелками для многократных спускоподъемных операций.

Изобретение относится к области бурения нефтяных и газовых скважин, а именно к способам бурения на обсадной колонне. Соединительный узел бурового инструмента с обсадной колонной включает обсадную колонну с башмаком, вставленный в обсадную колонну переходник бурового инструмента, плунжер с верхней проточкой, вставленный в переходник с возможностью ограниченного упором перемещения вниз в транспортное положение с возможностью совмещения верхней проточки с подвижными шпонками.

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано при создании уширений в скважинах под буронабивные сваи, возводимые преимущественно в слабых грунтах.

Изобретение относится к буровой технике нефтегазодобывающей промышленности, в частности к устройствам для увеличения диаметра скважины в заданном интервале. Расширитель для одновременного бурения и расширения на обсадной колонне состоит из корпуса со сквозными пазами, в которых на осях размещены лопасти, армированные твердым сплавом, подпружиненного поршня с центральным штоком и разжимным конусом на конце, входящим во взаимодействие с лопастями, выполненными с выступом и установленными с возможностью его контакта с поверхностью разжимного конуса. Корпус выполнен заодно с муфтовой нижней резьбой и снабжен промывочными отверстиями, в которые установлены насадки, направленные на твердосплавные резцы лопастей в рабочем положении. Поршень выполнен заодно с разжимным конусом и установлен так, что под действием перепада давления движется вниз относительно корпуса. На наружной поверхности поршня установлено стопорное кольцо, взаимодействующее с внутренней канавкой корпуса в рабочем положении. Лопасти имеют режущий профиль, позволяющий равномерно распределить нагрузку на резцы, и в верхней внутренней части снабжены хвостовиками, взаимодействующими с верхней торцевой поверхностью разжимного конуса и удерживающими лопасти в транспортном положении. Обеспечивается надежность и долговечность конструкции. 3 ил.

Наверх