устройство для расширения опережающей скважины

Формула изобретения

Устройство для расширения опережающей скважины при строительстве трубопроводов под препятствиями, содержащее колонну бурильных труб, соединенную с колонной обсадных труб через расширяющий опережающую скважину механизм, имеющий венец с резцедержателем, отличающееся тем, что расширяющий механизм снабжен вторым венцом с резцедержателем, при этом венцы с резцедержателями установлены с возможностью вращения в противоположных направлениях через встроенные планетарные редукторы, кратно увеличивающие выходные крутящие моменты на каждом из них.

Описание изобретения к патенту

Предлагаемое изобретение относится к области горного дела и строительства, в частности к бурению горизонтальных скважин для бестраншейной прокладки трубопроводов.

Известен механический расширитель скважины, включающий шарошечное долото и корпус с подпружиненными, шарнирно закрепленными режущими органами (А.С. №603739, кл. Е 21 В 9/16, 1978 г. SU).

Расширитель имеет слабое место, которое заключается в возможности самовольного раскрытия режущих органов во время спуска его в скважину, что приведет к тяжелой аварии, которая может явиться причиной потери опережающей скважины.

Известен другой расширитель, содержащий корпус с шарнирно закрепленными режущими элементами и выдвижной механизм для раздвижки режущих элементов (А.С. 318674, кл. Е 21 В 9/16, 1970 г. SU).

Недостатком указанного расширителя является малое сечение окон для промывочной жидкости ввиду наличия штоков в теле корпуса, что не позволяет полного очищения расширяемого ствола от шлама, что в конечном результате ограничивает его производительность.

Известны также большое семейство расширителей, разработанных ВНИИБТ, под названиями РАБ, РШУ, РШБ, РРБ и ступенчатые. Каждый из них имеет размерный ряд. Максимальный диаметр расширения имеют расширители типа РШБ, равный 1420 мм (Журнал НХ №1 - 1993 г., Москва, изд. "Топливо и энергетика", стр.4-9).

Указанные расширители металлоемкие, их вес измеряется тоннами, что приводит к дополнительным затратам времени на их сборку и разборку. Кроме того, для расширения скважины до диаметра 1420 мм необходимо производить четыре проходки, последующие действующих через промежуточные - 660, 914, 1160 и 1420 мм. По этой причине значительно снижается их производительность. Кроме этого они требуют создания больших крутящих моментов при работе, что вызывает чрезмерные напряжения в теле бурильных труб.

Известно многошарошечное долото, которое состоит из центрального вала с установленным на нем "пилот"-долота и шести пар жестко закрепленных на нем ребер в радиальном направлении, на которые посажены лапами шарошки серийных долот в количестве девяти штук на концентрично расположенных окружностях. При этом соседние радиальные ребра соединены друг с другом воедино вытянутыми в продольном направлении связями (АС. 1672286, кл. Е 21 В 10/32, 1981 г., SU).

Указанное многошарошечное долото позволяет одновременно углублять опережающую скважину и расширять ствол сразу до необходимых размеров. Требует приложения чрезмерно больших усилий для вращения. Безаварийная работа с ним вызывает большие сомнения. Имеет те же недостатки, которые присущи расширителям РШУ и РШБ.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому изобретению является устройство для расширения опережающей скважины содержащих колонну бурильных труб, соединенную с колонной обсадных труб через расширяющий механизм. (А.С. №1742461, кл. Е 21 В 7/20, Е 02 F 5/18, 1992 г., SU).

Основной недостаток устройства заключается в том, что в процессе протаскивания обсадной колонны с одновременным расширением опережающей скважины бурильная колонна воспринимает недопустимо большие тяговые усилия и крутящий момент, что в свою очередь может привести к слому элементов последней или к сознательному ограничению тяговых усилий и крутящего момента для предотвращения поломки. Следовательно, к недостаткам относится и малая скорость расширения из-за недостаточного силового воздействия на расширяемую часть ствола скважины.

Целью предлагаемого изобретения является повышение эксплуатационных возможностей устройства путем увеличения силового воздействия на породоразрушающие элементы устройства и исключением реактивного момента, воспринимаемого колонной бурильных труб.

Поставленная задача решается введением в состав конструкции устройства преобразователя входного крутящего момента и разделением на два фронта расширяемой зоны ствола скважины. При этом преобразователь крутящего момента позволяет устройству погасить реактивный момент, т.к. породоразрушающие венцы обеих ступеней фронта расширения вращаются в венцы обеих ступеней фронта расширения вращаются в противоположных направлениях, а также увеличивают выходные усилия, прикладываемые на породоразрушающие элементы каждого венца, в несколько раз.

Устройство может работать как на бурильных трубах (роторный способ), так и на валу забойных двигателей, кроме вибробура. Для чего необходимо заменить заглушку со скобой для соединения с колонной обсадных труб на переводник, соединяющей корпуса устройства и забойного двигателя между собой и повернуть на 180° приводной вал устройства для соединения с валом забойного двигателя.

На фиг.1 изображено предложенное устройство, общий вид, и на фиг.2 - вид А на фиг.1.

Устройство для расширения опережающей скважины содержит колонну бурильных труб, соединенную с колонной обсадных труб через расширяющий опережающую скважину механизм, состоящий из корпуса 1 и двух венцов 2 и 3 с породоразрушающими элементами 4 и 5. При этом в описании условно не включены колонны бурильных и обсадных труб, хотя они показаны на фиг.1. Венец 2 посажен на коронное колесо в одного из двух планетарных редукторов, а венец 3 - на водило 7 другого. Солнечные шестерни 8 и 9 обоих редукторов посажены на приводной вал 10 планетарных механизмов. Корпус 1 устройства снабжен заглушкой 11, которая имеет скобу 12 для присоединения протаскиваемого трубопровода. Для пропуска промывочной жидкости в теле корпуса 1, который одновременно является и валом первого планетарного редуктора, просверлены 3 отверстия 13, которые соединены кольцеобразным трубчатым коллектором 14, патрубками 15, снабжен парными соплами 16 в количестве, равным количеству резцедержателей породоразрушающих элементов 4 и 5.

Устройство работает следующим образом: после бурения опережающей скважины к колонне бурильных труб взамен забойного двигателя и долота присоединяется устройство для расширения и трубопровод или обсадная колонна, подлежащие протаскиванию. Бурильной колонне, а следовательно, и устройству для расширения придается крутящий момент и тяговые усилия в сторону устья опережающей скважины, по ней же начинается прокачивание промывочной жидкости и начинают протаскивание трубопровода (обсадной колонны) в расширенную опережающую скважину.

Устройство для расширения опережающей скважины может быть применено и для расширения других скважин на валу забойных двигателей, кроме вибробура.

Предлагаемое изобретение позволяет значительно снизить металлоемкость устройства, нагрузки на бурильную колонну и ускоряет производство работ за счет сокращения операций поэтапного расширения и совмещения их, а также повышает эксплуатационную надежность и позволяет получить необходимый диаметр расширения за один проход.