расширитель скважин

Формула изобретения

Расширитель скважин, включающий корпус с центральным проходным каналом, закрепленные на корпусе лапы с породоразрушающими элементами и механизм выдвижения лап в рабочее положение, содержащий размещенный в проходном канале корпуса кольцевой поршень со штоком, подпружиненный в сторону нижнего конца корпуса и имеющий элементы, взаимодействующие с лапами при переводе их в рабочее и транспортное положения, отличающийся тем, что в лапах выполнены крестообразные пазы, а взаимодействующие с лапами элементы поршня выполнены в виде кронштейнов, закрепленных на наружной стенке его штока и имеющих крестообразные выступы, расположенные в крестообразных пазах лап с возможностью перемещения по ним, причем пружина поршня размещена в полости, образованной наружной стенкой штока и внутренней стенкой корпуса и сообщенной с внешней средой.

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 корпусе более двух рабочих органов без ущерба его прочности. Следствием этого является вибрирование и биение их в процессе расширения скважины. При этом поверхность расширенного участка скважины получается неровной, что не позволяет обеспечить качественную установку профильного перекрывателя при изоляции им зоны осложнения бурения в скважине. Низка также и скорость фрезерования пород.

Наиболее близкими к предлагаемому по большинству совпадающих существенных признаков является расширитель, содержащий корпус с центральным проходным каналом, закрепленные на корпусе лапы с породоразрушающими элементами и механизм выдвижения лап в рабочее положение, включающий размещенный в проходном канале корпуса кольцевой поршень со штоком, подпружиненный в сторону нижнего конца корпуса и имеющий элементы, взаимодействующие с лапами при переводе их в рабочее и транспортное положения (2).

Недостатками этого устройства являются низкие работоспособность и надежность из-за наличия в его конструкции шарошек и двухзвенных тяг, не выдерживающих больших силовых нагрузок. Кроме того, расположение пружины поршня в центральном проходном канале приводит к чрезмерному удлинению конструкции корпуса, следствием чего является вибрирование породоразрушающих элементов при работе расширителя, что приводит к их разрушению и снижению качества формирования ствола. При этом применение центратора малоэффективно из-за большого расстояния от места установки его до породоразрушающих элементов.

Цель изобретения - повышение надежности и работоспособности расширителя.

Достигается это тем, что в расширителе скважин, включающем корпус с центральным проходным каналом, закрепленные на корпусе лапы с породоразрушающими элементами и механизм выдвижения лап в рабочее положение, содержащий размещенный в проходном канале корпуса кольцевой поршень со штоком, подпружиненный в сторону нижнего конца корпуса и имеющий элементы, взаимодействующие с лапами при выводе их в рабочее и транспортное положения, согласно изобретению в лапах выполнены крестообразные пазы, а взаимодействующие с лапами элементы поршня выполнены в виде кронштейнов, закрепленных на наружной стенке его штока и имеющих крестообразные выступы, расположенные в крестообразных пазах лап с возможностью перемещения по ним, причем пружина поршня размещена в полости, образованной наружной стенкой штока и внутренней стенкой корпуса и сообщенной с внешней средой.

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; на фиг.4 - фрагмент расширителя в транспортном положении, увеличенное изображение.

Расширитель скважин (фиг.1, 4) содержит корпус 1 с центральным проходным каналом 2 и внутренним выступом 3. Внутри проходного канала 2 размещен кольцевой поршень 4 со штоком 5, подпружиненный пружиной 6 в сторону нижнего конца корпуса 1. В корпусе 1 выполнены углубления 7 и прорези 8, в которых установлены соответственно вкладыши 9, закрепленные винтами 10 и 11, и лапы 12 с породоразрушающими элементами 13 и крестообразными пазами 14, установленные на осях 15, закрепленных во вкладышах 9. В лапах 12 выполнены промывочные отверстия 16, сообщенные через отверстия 17 во втулке 18 с проходным каналом 2 корпуса 1. На штоке 5 с помощью винтов 19 закреплены кронштейны 20, имеющие крестообразные выступы 21 (фиг.3, 4), размещенные в крестообразных пазах 14 лап 12. Пружина 6 поршня 4 размещена в полости 22, образованной наружной стенкой штока 5 и внутренней стенкой корпуса 1 и сообщенной с внешней средой отверстиями 23 - в винтах 10 (фиг.4). Полость 22 герметизирована от проходного канала уплотнениями 24 (фиг.1) и 25, а верхний конец пружины 6 опирается на кольцо 26, упирающееся во внутренний выступ 3 корпуса 1. Для регулирования степени вывода лап 12 в рабочее положение в корпусе 1 имеются винты 27, взаимодействующие с выступами 28 лап 12. Для соединения со скважинным оборудованием корпус 1 имеет резьбы: 29 - с колонной бурильных труб 30 через переходник 31 и 32 - с центратором-калибратором 33, к которому присоединяют буровое долото 34 (фиг.2), имеющее штуцирующие промывочные каналы (не показаны).

Расширитель скважины работает следующим образом.

С помощью резьбы 32 (фиг.2) к корпусу 1 расширителя присоединяют центратор-калибратор 33 с долотом 34, а в резьбу 29 ввинчивают переходник 31, соединенный с колонной бурильных труб 30, и компоновку спускают в скважину 35. На заданной глубине скважины колонну бурильных труб 30 начинают вращать с одновременной подачей в нее промывочной жидкости, которая через центральный канал 2 корпуса 1 поступает в промывочные каналы (не показаны) долота 34, в которых создается перепад давления. По мере возрастания перепада давления над долотом 34 поршень 4 со штоком 5 перемещается вверх. При этом пружина 6 сжимается, а кронштейны 20, скользя по крестообразным пазам 14 лап 12 крестообразными выступами 21, выдвигают лапы 12 из прорезей 8 в рабочее положение до упора выступов 28 в регулировочные винты 27. Далее подачей инструмента вниз расширяют скважину в заданном интервале.

После окончания расширения скважины нагнетание жидкости прекращают. При этом пружина 6 возвращает поршень 4 со штоком 5 и кронштейнами 20 в крайнее нижнее положение, а крестообразные выступы 21 кронштейнов 20, скользя по крестообразным пазам 14 лап 12, втягивают последние в прорези 8 корпуса 1 (фиг.1, 4) и расширитель свободно поднимают из скважины.

Такая конструкция расширителя позволяет за счет исключения шарошек и двухзвенных тяг упростить его конструкцию, в результате чего повышается работоспособность и надежность расширителя, а благодаря размещению пружины поршня вне проходного канала уменьшилась длина корпуса, что позволило приблизить центратор-калибратор к породоразрушающим элементам и снизить их вибрации.

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. (прототип).