расширитель скважин

Формула изобретения

Расширитель скважин, содержащий корпус с наклонными поверхностями и размещенным в нем штоком с образованием камеры, кольцевой поршень с толкателем, размещенный в камере, лапы, выполненные с возможностью взаимодействия с соответствующими наклонными поверхностями корпуса и толкателя поршня и ограниченного радиального перемещения наружу, отличающийся тем, что толкатель поршня выполнен в виде многогранной призмы, размещенной сверху поршня, а лапа снизу снабжена фаской под соответствующую грань призмы поршня, причем корпус оснащен верхним и нижним ограничителями, выполненными с возможностью взаимодействия соответственно с верхним и нижним концами лап для ограничения при их радиальном перемещении наружу.

Описание изобретения к патенту

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

Известен «Раздвижной расширитель открытого ствола скважины» (патент RU № 2299303, Е21В 7/28, опубл. Бюл. № 14 от 20.01.2007 г.), содержащий корпус, включающий переводник, патрубок, раздвижные подвижные элементы, шарнирно установленные в продольных пазах корпуса с ограничительными уступами, поршень на подвижном пустотелом штоке с блокирующим кольцевым утолщением на наружной поверхности и струйный насадок, причем корпус снабжен нижним направляющим патрубком, в днище которого размещен струйный насадок, при этом в цилиндрической расточке нижнего направляющего патрубка установлен поршень с выполненными по периметру продольными каналами, в которых размещены дополнительные струйные насадки, при этом шток подпружинен относительно переходника, а блокирующее кольцевое утолщение на штоке выполнено в виде конуса, соответствующего ответной внутренней поверхности раздвижных подвижных элементов.

Недостатками данного расширителя являются:

- отсутствие элементов, удерживающих лопасти в транспортном положении при спуске расширителя в скважину до заданного интервала, и, как следствие, возможность зацепа вооружения лопасти за породу, слом зубков, заклинивание расширителя и т.д.;

- в случае поломки пружины или зашламовывания камеры ниже поршня с насадками, нет возможности возврата лопастей в транспортное положение за счет реакции стенок скважины, что может привести к аварийной ситуации.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является «Расширитель скважин» (патент RU № 2172385, Е21В 7/28, опубл. Бюл. № 23 от 20.08.2001 г.), содержащий корпус с наклонными пазами и размещенным в нем штоком, поршень, взаимодействующий со штоком, и закрепленные в наклонных пазах корпуса лапы с цапфами, на которых установлены шарошки с зубками, при этом лапы снабжены опорами, соединенными посредством тяг с поршнем и имеющими отверстия, в которых расположены свободные концы цапф лап, а поршень выполнен кольцевым и размещен в камере, образованной наружной стенкой штока и внутренней стенкой корпуса. Кроме этого, зубки на каждой из шарошек размещены с различным шагом, а тяги поршня выполнены двухзвенными и соединены с опорами лап шарнирно.

Недостатком данной конструкции расширителя является:

- недолговечность инструмента, связанная с ненадежной и многоэлементной конструкцией узлов выдвижения лап с шарошками в рабочее положение, а также возможность заклинивания при их поломке, во время подъема инструмента из скважины.

Технической задачей предлагаемого устройства является создание надежной и долговечной конструкции за счет изменения и упрочнения узла вывода режущих элементов в рабочее и транспортное положение и их фиксации в этих положениях, а также обеспечивающей ствол скважины строго необходимого диаметра по всей длине расширяемого интервала.

Техническая задача решается расширителем скважин, содержащим корпус с наклонными поверхностями и размещенным в нем штоком с образованием камеры, кольцевой поршень с толкателем, размещенный в камере, лапы, выполненные с возможностью взаимодействия с соответствующими наклонными поверхностями корпуса и толкателем поршня и ограниченного радиального перемещения наружу.

Новым является то, что толкатель поршня выполнен в виде многогранной призмы, размещенной сверху поршня, а лапа снизу снабжена фаской под соответствующую грань призмы поршня, причем корпус оснащен верхним и нижним ограничителями, выполненными с возможностью взаимодействия соответственно с верхним и нижним концами лап для ограничения при их радиальном перемещении наружу.

На фиг.1 показан расширитель в транспортном положении, продольный разрез; на фиг.2 - в рабочем положении, продольный разрез.

Расширитель скважин (фиг.1) содержит корпус 1 с наклонными поверхностями 2 и размещенным в нем штоком 3, который образует камеру 4. В камере 4 размещен кольцевой поршень 5, подпружиненный пружиной 6 с толкателем 7, выполненный в виде многогранной призмы с гранями 8, размещенной сверху кольцевого поршня 5. Кроме этого расширитель содержит лапы 9, снабженные фасками 10 под соответствующие наклонные поверхности 2 корпуса 1 и фасками 11 под соответствующие грани 8 многогранной призмы кольцевого поршня 5. Корпус 1 также оснащен верхним 12 и нижним 13 ограничителями для ограничения движения лап 9 при их радиальном перемещении наружу. Для удержания лап 9 в транспортном положении корпус 1 оснащен пружинными элементами 14. Для выноса шлама из-под лап 9 в процессе работы в штоке 3 корпуса 1 размещено отверстие 15. Для соединения с колонной бурильных труб (на фиг. не показана) корпус 1 сверху оснащен резьбой 16, а в нижней части корпуса - резьбой 17 для соединения с направляющим долотом или пилотным центратором (на фиг. не показаны).

Расширитель скважин работает следующим образом.

С помощью резьбы 16 расширитель присоединяют к колонне бурильных труб и резьбы 17 с долотом или пилотным центратором (на фиг. не показаны) и спускают в скважину. При этом лапы 9 (см. фиг.1) находятся в транспортном положении, а от непроизвольного выхода в рабочее положение и зацепа о породу зафиксированы при помощи пружинных элементов 14.

На заданной глубине скважины колонну бурильных труб начинают вращать с одновременной подачей в нее промывочной жидкости (бурового раствора). За счет насадок на долоте (на фиг. не показано) или насадок на пилотном центраторе, которое соединено с расширителем с помощью резьбы 17 корпуса 1, в камере 4 (см. фиг.2), образованной штоком 3 корпуса 1, создается перепад гидравлического давления. При этом кольцевой поршень 5, сжимая пружину 6, совершает перемещение вверх относительно штока 3. Грани 8 многогранной призмы толкателя 7, размещенного в верхней части кольцевого поршня 5, при этом взаимодействуют с фасками 11 лап 9, а наклонные поверхности 2 корпуса 1 - с фасками 10 лап 9. При этом лапы 9 совершают радиальное перемещение наружу до соприкосновения с верхним 12 и нижним 13 ограничителями. Таким образом, лапы 9 выходят в рабочее положение, врезаются в породу и производится расширение заданного участка скважины. Вынос шлама из-под лапы 9 осуществляется за счет отверстий 15, расположенных на штоке 3.

После окончания расширения скважины нагнетание промывочной жидкости прекращают, и расширитель поднимают из нее. При этом кольцевой поршень 5 под действием пружины 6 возвращается в исходное транспортное положение. Под действием пружинных элементов 14 лапы 9 также возвращаются в транспортное положение.

Предлагаемая конструкция расширителя является надежной и долговечной за счет изменения и упрочнения узла вывода режущих элементов в рабочее и транспортное положение и их фиксации в этих положениях, а также обеспечивает ствол скважины строго необходимого диаметра по всей длине расширяемого интервала.