скважинный расширитель

Формула изобретения

1. Скважинный расширитель, включающий пилот-долото, корпус с центральным и радиальными каналами и дросселем, породоразрушающие органы с муфтой, установленной подвижно на направляющих и породоразрушающий орган, установленный подвижно в направляющих пазах корпуса, полый поршень, установленный на нижней части корпуса, отличающийся тем, что корпус выполнен в виде ведущей трубы со скошенными в верхнем и нижнем направлениях боковыми направляющими, направляющие пазы выполнены на скошенной в верхнем направлении боковой направляющей корпуса, а муфта выполнена с внутренними соответственно сопряженными поверхностями с корпусом и с опорным окном под породоразрушающий орган, установленный в направляющих пазах.

2. Расширитель по п.1, отличающийся тем, что в качестве породоразрушающих органов взяты шарошечные лапы с дополнительными опережающими в верхнем и радиальном направлениях режущими лопастями.

3. Расширитель по п.1, отличающийся тем, что нижняя часть корпуса, на которой установлен полый поршень, выполнена съемной, а полый поршень снабжен нижним цилиндром, выполненным с перепускными каналами.

4. Расширитель по п.1, отличающийся тем, что полый поршень снабжен узлом связи с муфтой, выполненным в виде дистанционной втулки с верхними окнами под боковые направляющие корпуса и радиально подвижным относительно муфты и полого поршня.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области буровой техники, в частности к устройствам, обеспечивающим расширение ствола скважины в заданном интервале.

Известен расширитель [1], включающий полый корпус с боковыми пазами и породоразрушающими органами, пилот-долото, полые поршень и шток.

Известный скважинный расширитель не обеспечивает одновременное бурение с расширением ствола скважины, кроме того, передача крутящего момента и осевого давления на пилот-долото через шток ведет к повышенным динамическим нагрузкам и снижению надежности расширителя.

Известен также скважинный расширитель, включающий пилот-долото, корпус с направляющими, породоразрушающие органы и полый поршень [2].

Известный расширитель предназначен преимущественно для ремонта скважин с незначительной мощностью расширяемого ствола.

Наиболее близким по числу совпадающих существенных признаков является скважинный расширитель, включающий пилот-долото, корпус с центральным и радиальными каналами, дросселем, породоразрушающие органы с муфтой, установленной подвижно на наружных направляющих, и породоразрушающий орган, установленный подвижно в направляющих пазах корпуса, полый поршень, установленный на нижней части корпуса [3].

Недостатком расширителя является низкая эффективность и большая вероятность заклинок расширителя, особенно при бурении скважин с прихватоопасными зонами.

Задача настоящего изобретения - повышение эффективности и надежности при бурении глубоких скважин с расширением ствола в породах с различной твердостью в осложненных условиях, в том числе с прихватоопасными зонами.

Поставленная задача решается тем, что в описываемом расширителе, включающем пилот-долото, корпус с центральным и радиальными каналами, дросселем, породоразрушающие органы с муфтой, установленной подвижно на наружных направляющих, и породоразрушающий орган, установленный подвижно в направляющих пазах корпуса, полый поршень, установленный на нижней части корпуса, корпус выполнен в виде ведущей трубы со скошенными боковыми направляющими в верхнем и нижнем направлениях, направляющие пазы выполнены на скошенной в верхнем направлении боковой направляющей корпуса, а муфта выполнена соответственно с внутренними сопряженными поверхностями с корпусом и с опорным окном под породоразрушающий орган, установленный в направляющих пазах.

Кроме того, в качестве породоразрушающих органов взяты шарошечные лапы с дополнительными опережающими в верхнем и радиальном направлениях режущими лопастями.

Также нижняя часть корпуса, на которой установлен полый поршень, выполнена съемной, а полый поршень снабжен нижним цилиндром, выполненным с перепускными каналами.

А также полый поршень снабжен узлом связи с муфтой, выполненным в виде дистанционной втулки с верхними окнами под боковые направляющие корпуса и радиально подвижным относительной муфты и полого поршня.

Сущность изобретения поясняется чертежом.

Расширитель включает пилот-долото 1, корпус 2 с нижней частью 3, на которой установлен полый поршень 4. Корпус 2 выполнен в виде ведущей трубы со скошенными боковыми направляющими в верхнем и нижнем направлениях и направляющими пазами 5, выполненными на скошенной в верхнем направлении боковой направляющей.

Корпус 2 имеет центральный и радиальные каналы и дроссель 6.

На корпусе 2 установлены подвижно породоразрушающие органы посредством муфты 7, в которой выполнено опорное окно 8, под породоразрушающий орган, установленный в направляющих пазах 5 подвижно.

В качестве породоразрушающих органов взяты шарошечные лапы 9 с опережающими в верхнем и радиальном напрвлениях режущими лопастями 10.

Полый поршень 4 снабжен нижним цилиндром 11, выполненным с перепускными каналами 12 и узлом связи 13 с муфтой 7. Узел связи 13 выполнен в виде дистанционной втулки с верхними окнами под скошенные боковые направляющие корпуса 2 с фланцами 14, которые выполнены с продольными окнами под крепежные элементы 15, связывающие узел связи 13 с муфтой 7 в осевом направлении. Полый поршень 4 связан с узлом связи 13 посредством упорных шпонок 16, установленных в радиальной канавке, выполненной на полом поршне 4.

Нижняя часть 3 корпуса 2 выполнена съемной, что упрощает сборку расширителя.

Полый поршень 4 совместно с нижним цилиндром 11 и нижней частью 3 корпуса 2 образует гидроцилиндр с подпоршневой кольцевой полостью 17.

Перепускные каналы 12 выполнены восходящими.

Корпус 2 снабжен опорной втулкой 18, соединен с муфтой 7 срезными штифтами и фиксирующими штифтами.

Работа скважинного расширителя заключается в следующем.

Расширитель работает в двух вариантах, по первому варианту расширитель устанавливают на необходимый диаметр бурения посредством фиксирующих штифтов (на чертеже не показано) и производят бурение на необходимую глубину в рабочем положении расширителя.

При бурении с расширением ствола скважины из под башмака (второй вариант) расширитель спускают в обсаженную скважину в транспортном положении на малых оборотах расширителя и при минимальной подаче промывочной жидкости производят переход расширителя в подбашмачную часть скважины в транспортном положении при наименьшем диаметре расширителя и минимальной нагрузке на расширитель.

После выхода расширителя из обсаженной части скважины постепенным увеличением нагрузки на расширитель, числа оборотов расширителя и повышением подачи промывочной жидкости вначале срезают срезные штифты, удерживающие расширитель в транспортном положении, а затем подачей промывочной жидкости в подпоршневую кольцевую полость 17 и путем подачи расширителя на забой выводят породоразрушающие органы в рабочее положение на необходимый диаметр расширения ствола скважины.

При этом полый поршень 4 вместе с узлом связи 13 и муфтой 7 переместятся в верхнее положение, а боковое смещение муфты 7 будет компенсировано продольными окнами в фланцах 14 под крепежные элементы 15, а радиальное смещение съемной части корпуса 2 - за счет радиальной канавки на полом поршне 4, в которую установлены упорные шпонки 16 узла связи 13.

Промывочная жидкость через центральные и радиальные каналы, дроссель 6 и подпоршневую кольцевую полость 17, перепускные каналы 12 подается на забой скважины, при этом давление промывочной жидкости снижается, что свидетельствует о рабочем положении расширителя.

В процессе бурения в осложненных условиях с возможными прихватами расширителя расширитель переводят на наименьший диаметр бурения, для чего снижают подачу промывочной жидкости и осуществляют подъем расширителя с вращением из прихвато-осадной зоны с использованием режущих лопастей 10 и при необходимости восстанавливают количество промывочной жидкости, и бурение продолжается с расширением ствола скважины.

После окончания бурения расширитель переводится в транспортное положение и извлекается из скважины.

При глубоком бурении в твердых породах с прослойками глинистых пучащихся пород использование данного изобретения для бурения с одновременным расширением ствола с глинистыми прослойками позволит сократить количество обсадных колон.

Источники информации

1. Авторское свидетельство СССР №1808957, МКИ 5, Е 21 В 7/28, 15.04.93.

2. Патент РФ №2208120, МПК 7, Е 21 В, 7/28, 10.07.2003.

3. Авторское свидетельство СССР №481690, Е 21 В 10/28, 25.08.75.