устройство для расширения скважин

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАСШИРЕНИЯ СКВАЖИН, включающее имеющий осевой канал корпус, верхняя и нижняя часть которого смещены диаметрально противоположно относительно его общей оси, установленные на корпусе с возможностью поворота эксцентричные фрезы с породоразрушающими элементами и узел фиксации фрез, отличающееся тем, что, с целью упрощения конструкции и обеспечения интенсивной промывки, на боковой поверхности корпуса выполнены полукольцевые канавки, а узел фиксации фрез выполнен в виде закрепленных на внутренней поверхности фрез и размещенных в полукольцевых канавках корпуса пальцев и фиксирующих от проворота фрез относительно корпуса штифтов из легкоразрушаемого материала, причем в корпусе и фрезах выполнены сквозные радиальные каналы с возможностью совмещения осей каналов фрез с осями каналов корпуса при положении фрез с максимальной величиной эксцентриситета относительно общей оси корпуса.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к бурению скважин, а именно к устройствам для расширения ствола скважины при проведении изоляционных работ.

Известен расширитель, наиболее близкий к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату, у которого породоразрушающие элементы выполнены в виде эксцентрических втулок и посажены на эксцентрики вала.

Недостатками этого расширителя являются сложность конструкции узла фиксирования фрез в транспортном положении и вывода их в рабочее состояние, а также отсутствие промывки шарошек при бурении поглощающих скважин.

Цель изобретения - упрощение конструкции и обеспечение интенсивной промывки фрез.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для расширения скважин, включающем имеющий осевой канал корпус, верхняя и нижняя часть которого смещены диаметрально противоположно относительно его общей оси, установленные на корпусе с возможностью поворота эксцентричные фрезы с породоразрушающими элементами и узел фиксации фрез, на боковой поверхности корпуса выполнены полукольцевые канавки, а узел фиксации фрез выполнен в виде закрепленных на внутренней поверхности фрез и размещенных в полукольцевых канавках корпуса пальцев и фиксирующих от проворота фрез относительно корпуса штифтов из легкоразрушаемого материала, причем в корпусе и фрезах выполнены сквозные радиальные каналы с возможностью совмещения осей каналов фрез с осями каналов корпуса при положении фрез с максимальной величиной эксцентриситета относительно общей оси корпуса.

В известном ротационном расширителе промывка скважины осуществляется по центральному каналу корпуса и затем промывочная жидкость промывает и охлаждает фрезы при движении по кольцевому (затрубному) пространству вверх. Если же ниже расширяемого интервала возникает интенсивное поглощение, то буровой раствор из центрального канала сразу же уходит вниз в зону поглощения и фрезы не омываются потоком жидкости, что снижает их работоспособность.

Фиксация фрез в транспортном положении в этом расширителе осуществляется специальным устройством, включающим болты, пружины, поршневую систему, размещенную в корпусе и др. детали. Вывод фрез в рабочее положение осуществляется гидравлическим путем.

В предлагаемом расширителе промывка скважины осуществляется через сквозные радиальные каналы в корпусе и фрезах, сообщенные между собой в рабочем положении фрез. Фрезы фиксируются в транспортном положении с помощью штифтов, которые автоматически срезаются сразу же после начала вращения расширителя, а в рабочем положении они фиксируются пальцами, перемещающимися в полукольцевых пазах корпуса.

На фиг. 1 изображен продольный разрез предлагаемого устройства в транспортном положении; на фиг. 2 - то же, в рабочем положении; на фиг. 3 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 4 - разрез Б-Б на фиг. 2.

Расширитель состоит из корпуса 1 с эксцентриками 2, на которых свободно посажены породоразрушающие эксцентричные фрезы 3 с породоразрушающими элементами. Для предохранения износа внутренней и торцовых поверхностей фрез устанавливаются втулки 4 и сменные кольца 5. В транспортном положении при спуске расширителя в скважину фрезы удерживаются штифтами 6 из легкоразрушающего материала, а в рабочем положении при расширении скважины - пальцами 7, внутренний конец которых размещен в полукольцевых канавках 8 на наружной поверхности корпуса. Эти канавки обеспечивают поворот фрез на 180^о, что соответствует максимальному увеличению диаметра расширителя. Фрезы и корпус имеют радиальные каналы 9 и 10, которые в транспортном положении фрез разобщены, а при повороте фрез в рабочее положение они сообщаются между собой, обеспечивая тем самым промывку и охлаждение фрез в процессе их работы. С помощью верхней резьбы корпус присоединяется к бурильным трубам, а внизу к корпусу присоединяется направляющая глухая фреза.

Устройство работает следующим образом.

Собранное устройство на бурильной колонне спускается в скважину до заданного интервала. Бурильную колонну приводят во вращение и одновременно закачивают в нее промывочную жидкость, наблюдая за показанием манометра. При вращении устройства за счет несимметричности собственной массы эксцентричных фрез относительно оси вращения и эксцентриситета между осью вращения (ось скважины) и центральной осью корпуса возникают центробежные силы, которые стремятся привести фрезы в положение, противоположное транспортному. При этом срезаются штифты 6 и фрезы поворачиваются на эксцентриках до соприкосновения со стенками скважины. При касании стенок скважины силы трения дополнительно способствуют выводу фрез в рабочее положение. Поворот фрез ограничивается пальцами 7, перемещающимися по канавке 8. Эти же пальцы предотвращают смещение фрез вдоль оси корпуса 1. При повороте фрезы на 180^о совмещаются ее каналы 9 с каналами 10 в корпусе 1, о чем свидетельствует падение давления в нагнетательной линии. Осуществляя вращение и промывку скважины производят ее расширение в заданном интервале.

Для возвращения устройства в транспортное положение необходимо плавно поднять инструмент и во время остановок (упора) его в нерасширенном участке ствола скважины осуществлять поворот инструмента на 180^о против часовой стрелки, в результате чего за счет сил трения о стенки скважины эксцентричные фрезы займут транспоpтное положение.

Предлагаемый расширитель дает следующие преимущества:

1. Сокращаются средства на его изготовление за счет упрощения конструкции;

2. Повышается надежность, работоспособность и долговечность расширителя за счет обеспечения промывки каждой фрезы;

3. Возможность применения нескольких пар эксцентричных фрез позволяет получить строго цилиндрический, калиброванный участок расширенного ствола скважины.

Технико-экономический эффект от использования изобретения достигается путем снижения стоимости изготовления расширителя, повышения срока его эксплуатации, увеличения успешности изоляционных работ за счет качественного расширения ствола скважины.