расширитель скважин

Формула изобретения

Расширитель скважин, содержащий корпус с наклонными пазами и центральным проходным каналом, в котором размещен шток, подпружиненный в сторону нижнего конца корпуса, закрепленные в наклонных пазах корпуса лапы с цапфами, на которых установлены шарошки, и опоры, в которых расположены свободные концы цапф лап, установленные с возможностью взаимодействия со штоком с помощью толкателей, отличающийся тем, что толкатели опор выполнены в виде размещенных в наклонных сверлениях корпуса и уплотненных относительно его проходного канала и внешней среды цилиндрических поршней, одни концы которых соединены с опорами, а другие зафиксированы на штоке с возможностью радиальных перемещений относительно его стенок, причем центральный проходной канал корпуса сообщен с внешней средой отверстиями, выполненными в стенках корпуса и штока, перекрываемыми при выдвижении лап с шарошками в рабочее положение.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к буровой технике, в частности к устройствам для увеличения диаметра скважин в заданном интервале.

Известен расширитель скважин, включающий корпус с наклонными пазами и размещенным в нем подпружиненным через посредство штока поршнем, закрепленные в наклонных пазах корпуса лапы с цапфами, на которых консольно установлены шарошки [1].

Недостатком известного устройства является отсутствие надежного центрирования его в скважине, поскольку его конструкция не позволяет размещать на его корпусе более двух рабочих органов без ущерба его прочности. Следствием этого является вибрирование и биение их в процессе расширения скважин. При этом поверхность расширенного участка скважины получается неровной, что не позволяет обеспечить качественную установку профильного перекрывателя при изоляции зон осложнения бурения скважин. Низка также и скорость фрезерования пород.

Кроме того, в известном расширителе [1] шарошки закреплены на лапах консольно без фиксирования свободных концов цапф, что снижает прочность рабочих органов и при повышении механических нагрузок приводит к их поломке.

Наиболее близким к предлагаемому по большинству совпадающих признаков является расширитель, содержащий корпус с наклонными пазами и центральным проходным каналом, в котором размещен шток, подпружиненный в сторону нижнего конца корпуса, закрепленные в наклонных пазах корпуса лапы с цапфами, на которых установлены шарошки, и опоры, в которых закреплены свободные концы цапф лап, взаимодействующие со штоком с помощью толкателей [2].

Недостатками этого устройства являются низкие работоспособность и надежность из-за наличия в его конструкции жестко соединенного со штоком кольцевого поршня и толкателей опор в виде двухзвенных тяг, не выдерживающих больших силовых нагрузок. Кроме того, конструкция известного расширителя не позволяет осуществлять контроль за выводом его рабочих органов в рабочее положение.

Цель изобретения - повышение работоспособности и надежности расширителя.

Достигается это тем, что в расширителе скважин, включающем корпус с наклонными пазами и центральным проходным каналом, в котором размещен шток, подпружиненный в сторону нижнего конца корпуса, закрепленные в наклонных пазах корпуса лапы с цапфами, на которых установлены шарошки, и опоры, в которых расположены свободные концы цапф лап, взаимодействующие со штоком с помощью толкателей, согласно изобретению, толкатели опор выполнены в виде размещенных в наклонных сверлениях корпуса и уплотненных относительно его проходного канала и внешней среды цилиндрических поршней, одни концы которых соединены с опорами, а другие зафиксированы на штоке с возможностью радиальных перемещений относительно его стенок, причем центральный проходной канал корпуса сообщен с внешней средой отверстиями, выполненными в стенках корпуса и штока, перекрываемыми при выдвижении лап с шарошками в рабочее положение.

На фиг.1 показан расширитель в транспортном положении, продольный разрез; на фиг.2 - то же, при расширении скважины; на фиг.3 - сечение по А-А на фиг.1.

Расширитель скважины (фиг.1) содержит корпус 1 с центральным проходным каналом 2, в котором размещен шток 3, подпружиненный пружиной 4 в сторону нижнего конца корпуса 1, которая размещена в полости 5, образованной внутренней стенкой корпуса 1 и наружной стенкой штока 3 и сообщенной отверстиями 6, выполненными в стенке корпуса 1, с внешней средой и отверстиями 7 в стенке штока 3 с центральным проходным каналом 2 корпуса 1. При этом полость 5 герметизирована от проходного канала 2 уплотнениями 8, а отверстия 7 штока 3 выполнены с учетом того, чтобы при перемещении штока 3 в крайнее верхнее положение они перекрывались упорной втулкой 9.

Корпус 1 имеет наружные наклонные пазы 10 (фиг.1, 3) типа “ласточкин хвост”, в которых закреплены лапы 11 с цапфами 12, на которых установлены с возможностью вращения шарошки 13 с твердосплавными зубками 14. Такими же зубками снабжены и лапы 11, выполняющими функцию калибраторов. Свободные концы 15 цапф 12 закреплены в опорах 16, также установленных в наклонных пазах 10 корпуса 1 и жестко соединенных с цилиндрическими поршнями 17, установленными в наклонных сверлениях 18 корпуса 1, свободные концы 19 которых с помощью ползунов 20 закреплены в отверстиях 21 штока 3 с возможностью радиальных перемещений. Сверления 18 продольным пазом 22 корпуса 1 сообщены с проходным каналом 2 корпуса 1 и герметизированы от внешней среды уплотнениями 23.

На концах корпуса 1 выполнены резьбы: 24 - для соединения с колонной бурильных труб 25 (фиг.2) через переходник 26 и 27 - для присоединения бурового долота (не показано), имеющего штуцирующие промывочные отверстия.

Расширитель скважин работает следующим образом.

В резьбу 27 корпуса 1 ввинчивают буровое долото (не показано), а на резьбу 24 навинчивают переходник 26, присоединяют расширитель к бурильной колонне труб 25 и спускают в скважину 28 (фиг.2).

На заданной глубине скважины колонну бурильных труб 25 начинают вращать с одновременной подачей в нее промывочной жидкости, которая поступает в центральный проходной канал 2 корпуса 1 и далее - в промывочные отверстия долота, в которых создается перепад давления. По мере возрастания перепада давления над долотом поршни 17, соединенные со штоком 3 ползунами 20, преодолевая усилие пружины 4, перемещают опоры 16 с закрепленными в них с помощью цапф 12 шарошками 13 и лапами 11 по наклонным пазам 10 в рабочее положение, до упора в торец 29 переходника 26. При этом жидкость из полости 5 вытесняется в затрубное пространство скважины 28 через отверстия 6 корпуса 1, а отверстия 7 в штоке 3 перекрываются упорной втулкой 9, что создает резкий скачок давления в расширителе в сторону его повышения и является сигналом о выводе рабочих органов расширителя в рабочее положение. Далее подачей инструмента вниз расширяют скважину в заданном интервале.

После окончания расширения скважины нагнетание жидкости в колонну бурильных труб 25 прекращают. При этом пружина 4, разжимаясь, возвращает шток 3 и связанные с ним поршни 17, опоры 16 и лапы 11 с шарошками 13 в транспортное положение.

При выводе рабочих органов в рабочее и возвращение их в транспортное положения жестко соединенные с поршнями 17 ползуны 20, перемещаясь по пазам 22 в корпусе 1, совершают радиальные перемещения в отверстиях 21 штока 3 - выдвигаясь из них и вдвигаясь обратно.

Такая конструкция расширителя за счет более совершенного выполнения механизма выдвижения рабочих органов в рабочее положение и обеспечения возможности контроля за их выдвижением повышает его работоспособность и надежность.

Источники информации

1. Авторское свидетельство СССР №582373, кл. Е 21 В 7/28, 1977 г.

2. Патент РФ №2172385, кл. Е 21 В 7/28, 2001 г.