скважинный расширитель

Формула изобретения

1. Скважинный расширитель, включающий пилот-долото, корпус, подвижно установленную на корпусе соединительную муфту, размещенные в опорных окнах соединительной муфты и боковых пазах корпуса с направляющими породоразрушающие органы, отличающийся тем, что корпус выполнен в качестве ведущего хвостовика, а соединительная муфта соединена жестко с пилот-долотом и подвешена посредством переводника к корпусу.

2. Расширитель по п.1, отличающийся тем, что боковые пазы корпуса с направляющими зацеплены с породоразрушающими органами нижней частью в транспортном положении расширителя, а корпус и соединительная муфта выполнены с посадочными участками для сопряжения в рабочем положении расширителя.

3. Расширитель по п.2, отличающийся тем, что породоразрушающие органы выполнены с калибрирующей и конической режущими частями, угол конусности равен углу наклона боковых пазов корпуса с направляющими.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области буровой техники, в частности к устройствам для бурения из-под башмака обсадной колонны, и может быть использовано для бурения нефтяных, газовых и водяных глубоких скважин.

Известен скважинный расширитель, содержащий корпус с центральным промывочным каналом, породоразрушающую лопасть, оснащенную износостойкими вставками, и опорную лопасть [1]. Известный расширитель предназначен для бурения скважин больше номинального диаметра скважины.

Недостатком известного расширителя является ненадежная центрация его относительно оси буримой скважины в связи с эксцентричной конструкцией расширителя, а также повышенная вибрация инструмента в связи с жесткой связью расширителя с бурильной колонной.

Известен также скважинный расширитель, включающий корпус с радиальными отверстиями, в которых размещены выдвижные шарошки с хвостовиками, механизмы фиксации и привода шарошек [2].

Недостатком известного расширителя является ограниченная область использования в связи с низкой нагрузочной способностью из-за размещения в корпусе механизмов, а также ненадежная промывка скважины в связи с перекрытием центрального канала.

Наиболее близким является скважинный расширитель, включающий пилот-долото, корпус, подвижно установленную на корпусе соединительную муфту, размещенные в опорных окнах соединительной муфты и боковых пазах корпуса с направляющими породоразрушающие органы [3].

Известный расширитель не может быть использован при бурении глубоких скважин в связи с тем, что привод породоразрушающих органов осуществляется за счет опоры на забой нижней ступени расширителя. Использование его возможно при больших диаметрах обсадной колонны. Кроме того, жесткая связь пилот-долота с корпусом расширителя накладывает дополнительную вибрационную нагрузку на расширитель и бурильную колонну.

В задачу настоящего изобретения ставится расширение области использования и повышение эффективности расширителя.

Поставленная задача решается тем, что в скважинном расширителе, включающем пилот-долото, корпус, подвижно установленную на корпусе соединительную муфту, размещенные в опорных окнах соединительной муфты и боковых пазах корпуса с направляющими породоразрушающие органы, корпус выполнен в качестве ведущего хвостовика, а соединительная муфта соединена жестко с пилот-долотом и подвешена посредством переводника к корпусу.

Кроме того, боковые пазы корпуса с направляющими зацеплены с породоразрушающими органами нижней частью в транспортном положении расширителя, корпус и соединительная муфта выполнены с посадочными участками для сопряжения в рабочем положении расширителя.

Также породоразрушающие органы выполнены с калибрирующей и конической режущей частями с углом конусности, равным углу наклона боковых пазов корпуса с направляющими.

Сущность изобретения пояснена чертежом. Расширитель включает корпус 1, пилот-долото 2, соединительную муфту 3, породоразрушающие органы 4, размещенные в опорных окнах 5 соединительной муфты 3 и боковых пазах с направляющими 6 корпуса 1. Соединительная муфта 3 и корпус 1 связаны между собой переводником 7 и выполнены с посадочными участками 8, 9, которые сопрягаются в рабочем положении расширителя. Породоразрушающие органы выполнены с калибрирующей частью 10 и конической режущей частью 11. Угол конусности выполнен равным углу наклона боковых пазов 6 с направляющими. В транспортном положении боковые пазы 6 с направляющими зацеплены нижней частью с породоразрушающими органами 4. Расширитель в транспортном положении зафиксирован средними штифтами. Породоразрушающие органы расширителя выполнены сменными и оснащены вставными износостойкими твердосплавными элементами.

Работа расширителя заключается в следующем.

Бурение устьевой части ствола скважины производится пилот-долотом 2 и выдвинутыми породоразрушающими органами 4 требуемого размера.

После бурения и обсадки скважины расширитель спускают в обсадную колонну в транспортном положении и начинают бурить малым диаметром расширителя с неполной осевой нагрузкой на расширитель. После прохождения призабойной части скважины на глубину, большую высоты расширителя, увеличивают осевую нагрузку, подачу инструмента и промывочной жидкости, при этом под действием осевой нагрузки срезаются срезанные штифты и корпус 1 постепенно переводится в рабочее положение, когда породоразрушающие органы 4 выдвинуты на максимальный диаметр бурения, а посадочные участки 8, 9 сопряжены. Дальнейшее бурение из-под башмака производится большим диаметром расширителя.

После окончания бурения с расширением расширитель извлекают в транспортном положении из скважины, скважину обсаживают и процесс бурения из-под башмака очередной обсадной колонны производят аналогично предыдущему.

Смену породоразрушающих органов 4 и пилот-долота производят по мере необходимости.

В процессе бурения крутящий момент от корпуса 1 передается породоразрушающими органами 4, а от них соединительной муфте 3 и пилот-долоту 2. Возникающие при этом вибрационные нагрузки остаются на забое и используются в качестве дополнительной радиально-осевой продуктивной нагрузки для разрушения породы и не передаются бурильной колонне.

Расширитель обеспечивает повышение коммерческой скорости бурения и ресурса породоразрушающих органов в 1,5-2 раза.

Источники информации

1. Патент РФ №2179618, МПК 7, Е21В, 7/28, 20.02.2002.

2. Патент РФ №2024724, МПК 5, Е21В, 7/28, 15.12.94.

3. Патент РФ №2244796, МПК 7, Е21В, 7/28, 20.01.2005.