скважинный расширитель

Формула изобретения

1. Скважинный расширитель, включающий пилот-долото, корпус, размещенные в боковых пазах корпуса с направляющими породоразрушающие органы, стабилизатор с породоразрушающими элементами, установленный на корпусе подвижно посредством соединительной муфты, отличающийся тем, что снабжен дополнительной соединительной муфтой, установленной на корпусе подвижно, выполненной с боковыми упорными окнами, в которых размещены породоразрушающие органы.

2. Расширитель по п.1, отличающийся тем, что снабжен фиксирующим устройством, выполненным в виде подпружиненного центратора, установленного на дополнительной соединительной муфте и зацепленного с корпусом.

3. Расширитель по п.1, отличающийся тем, что породоразрушающие органы и фиксирующее устройство в транспортном положении установлены с минимальным диаметром, превышающим диаметр стабилизатора.

Описание изобретения к патенту

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

Известен расширитель [1], содержащий корпус, плунжер-шпиндель с породоразрушающими органами, ограничитель хода со срезанными штифтами, а также стабилизаторы.

Недостатком такого расширителя является наличие срезных элементов, свидетельствующих об одноразовой работе, кроме того, расширитель может быть использован только для расширения пробуренной скважины.

Известен также расширитель [2], содержащий корпус с продольными пазами, в которых размещены лопасти с породоразрушающими органами, привод лопастей осуществляется через пазы в корпусе подпружиненным поршнем, причем продольные пазы выполнены под углом к оси корпуса, а лопасти жестко связаны радиальными осями.

Известный расширитель может быть использован только при незначительных диаметрах расширения и только в уже пробуренных скважинах.

Кроме того, известен расширитель [3], включающий полый корпус с боковыми пазами и породоразрушающими органами, пилот-долото, полые поршень и шток.

Конструктивное исполнение расширителя позволяет упростить процессы вскрытия и расширения ствола скважины в зоне продуктивного пласта с исключением спускоподъемных операций для предварительного бурения пилот-скважины, однако 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.

Наиболее близким является скважинный расширитель [4], включающий пилот-долото, корпус, размещенные в боковых наклонных пазах породоразрушающие органы с направляющими, стабилизатор, установленный подвижно на корпусе и снабженный породоразрушающими элементами.

Породоразрушающие органы известного расширителя выдвигаются в расширенное положение с помощью поршневого механизма, установленного во внутренней полости корпуса, что приводит к сужению проходного сечения бурового инструмента и исключает возможность использования обратной промывки в процессе бурения с целью очистки забоя от бурового шлама. Задачей настоящего изобретения является расширение области использования и повышение эффективности скважинного расширителя.

Поставленная задача решается тем, что скважинный расширитель, включающий пилот-долото, корпус, размещенные в боковых пазах корпуса породоразрушающие органы с направляющими, стабилизатор с породоразрушающими элементами, установленный подвижно на корпусе посредством соединительной муфты, снабжен дополнительной соединительной муфтой, подвижно установленной на корпусе, выполненной с боковыми упорными окнами, в которых размещены породоразрушающие органы. Кроме того, расширитель снабжен фиксирующим устройством, выполненным в виде подпружиненного центратора, установленного на дополнительной соединительной муфте и зацепленного с корпусом.

Также породоразрушающие органы и фиксирующее устройство в транспортном положении установлены с минимальным диаметром, превышающим диаметр стабилизатора.

Сущность изобретения пояснена чертежом. Скважинный расширитель включает пилот-долото 1, стабилизатор 2, корпус 3 с боковыми пазами 4 с направляющими 5, породоразрушающими органами 6.

Стабилизатор 2 снабжен соединительной муфтой 7 со шпонками, установленной на корпусе 3 подвижно.

На дополнительной соединительной муфте 8 установлено фиксирующее устройство, выполненное в виде подпружиненного центратора 9 зацепленного с корпусом 3. Дополнительная соединительная муфта 8 установлена на корпусе подвижно и выполнена с боковыми упорными окнами, в которых размещены породоразрушающие органы 6.

Породоразрушающие органы 6 и подпружиненный центратор, 9 фиксирующего устройства в транспортном положении установлены с минимальным диаметром, превышающим диаметр стабилизатора. Стабилизатор 2 снабжен породоразрушающими элементами 10, в качестве которых взяты шарошечные лапы.

Расширитель также снабжен упорным кольцом 11, а на корпусе 3 выполнены пазы под упорное кольцо 11 для ограничения осевого хода и выбора диаметра расширения породоразрушающих органов 6.

Скважинный расширитель работает следующим образом.

Перед бурением устанавливают упорное кольцо 11 на необходимый диаметр бурения и приступают к бурению устьевой части скважины при разомкнутом подпружиненном центраторе 9 с корпусом 3 и предварительно выведенных породоразрушающих органов 6 на требуемый диаметр бурения опорой на устье скважины.

После бурения и обсадки устьевой части скважины упорное кольцо 11 устанавливается на необходимый диаметр расширения нижней части ствола скважины под обсадной колонной, а подпружиненный центратор 9 зацепляют с корпусом 3.

Расширитель спускают в обсадную колонну и производят разбуривание ствола скважины под обсадной колонной на глубину 2,5 - 3,5 м, делают подъем расширителя в расширенную часть ствола, образованную породоразрушающими органами 6, и включают ускоренное вращение инструмента, при котором обеспечивается расширение ствола скважины, достаточное для выхода подпружиненного центратора 9 от корпуса 3.

Дальнейшее бурение производят с подачей инструмента с нагрузкой на забой и за счет сопротивления породы разрушению породоразрушающими элементами 10 стабилизатор 2 и дополнительная соединительная муфта 8 с породоразрушающими органами 6 переместятся в верхнее положение с необходимым диаметром расширения ствола скважины.

После бурения с расширением ствола скважины на проектную глубину производят подъем инструмента из скважины, при этом породоразрушающие органы 6 занимают первоначальное транспортное положение за счет веса подвижных частей или за счет опоры о торцевую часть обсадной колонны.

Практический диапазон расширения ствола скважин в зависимости от области использования возможен в пределах от диаметров расширения для калибровки и до полного расширения при сооружении скважины с гравийными фильтрами или ремонте, реконструкции скважин с установкой гравийных фильтров в продуктивных пластах в различных породах, в том числе и крепких.

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. Патент РФ № 2070956, МКИ 6 Е 21 В 7/28, 27.12.1996.

2. Патент РФ № 2164285, МКИ 7 Е 21 В 17/10, 7/28, 20.03.2001.

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

4. Патент РФ № 2208120, МКИ 7 Е 21 В, 7/28, 10.07.2003.