Расширитель

 

РАСШИРИТЕЛЬ, содержащий центральный шпиндель, коаксиально расположенную на нем с возможностью вращения и вертикального перемещения втулку , на части наружной поверхности которой выполнены спиральные армированные ребра левого захода, и элементы соединения втулки и шпинделя, размешенные в нижней части втулки и шпинделя, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности расширителя путем использования спускоподъемных операций для проработки, втулка на поверхности, свободной от спиральных армированных ребер, дополнительно имеет продольно расположенные армированные зубками лезвия, причем диаметр втулки по ребрам меньше диаметра по лезвиям на удвоенную величину вылета зубка, а элементы соединения втулки и шпинделя выполнены в виде кулачков с вертикальныШ ми гранями и гранями с левым уклоном.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU» 1101539

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕ

Н А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3439115/22-03 (22) 15.03.82 (46) 07.07.84. Бюл. № 25 (72) О. Ю. Бергштейн, М. А. Великосельский, М. И. Ворожбитов и Д. И. Индрупский (71) Всесоюзный ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский институт буровой техники (53) 622.24.051.57 (088.8) (56) 1. Патент США № 3680646, кл. 175—

323, опублик. 1977.

2. Расширитель фирмы «Bowen».— Compasit Са ta lage, США, 1980 — 1981, т. 1, с. 1028. (54) (57) РАСШИРИТЕЛЬ, содержащий центральный шпиндель, коаксиально расположенную на нем с возможностью вращения и вертикального перемещения втулку, на части наружной поверхности кото рой выполнены спиральные армированные ребра левого захода, и элементы соединения втулки и шпинделя, размещенные в нижней части втулки и шпинделя, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности расширителя путем использования спускоподъемных операций для проработки, втулка на поверхности, свободной от спиральных армированных ребер, дополнительно имеет продольно расположенные армированные зубками лезвия, причем диаметр втулки по ребрам меньше диаметра по лезвиям на удвоенную величину вылета зубка, а элементы соединения втулки и шпинделя выполнены в виде кулачков с вертикальными гранями и гранями с левым уклоном. Ж

1101539

Изобречси ив относи гся к инструментам, применяемым IlpH бурении скважин для ликвидации желобов, возникающих в резу. и тате искривленности скважин.

11звестен роторный шарошечный расширитель, состоящий из нескольких шарошек, смонтированных на вертикальных или наклонных осях с иентральным корпусом.

Расширитель включается в компановку бурильной колонны, собранной на замках (1).

Однако разработка желобов шарошечным расширителем происходит при вращении бурильной колонны, что в стволе большой протяженности (глубокие скважины) занимает много производительного времени, наличие небольших (по диаметру) шарошек расширителя вызывает их интенсивиь и износ.

Наиболее близким к изобретению по гехиической cvlll,ности и достигаемому результату является расширитель, содержаIll llll ие итральный шпиндель, коаксиально расио;и>жсииую на нем с возможностью врашсиия и вертикального перемещения втулку, иа части наружной поверхности которой выиолиеиы спиральные армированные ребра левого захода, и элементы соединения втулки и шпинделя, размещенные в нижней части втулки и шпинделя (2).

Недостатками известного расширителя являются низкая прорабатывающая способность и осуществление проработки с затратами производительного времени.

Цель изобретения — повышение эффективности расширителя путем использования спуско- подъемных операций для проработки.

Поставленная цель достигается тем, что в расширителе, содержащем центральный шпиндель, коаксиально расположенную на нем с возможностью вращения и вертикального перемещения втулку, на части наружной поверхности которой выполнены спираль ные армированные ребра левого захода, и элементы соединения втулки и шпинделя, размещенные в нижней части втулки и шпинделя, втулка на поверхности, свободной от спиральных армированных ребер, дополнительно имеет продольно расположенные армированные зубками лезвия, причем диаметр втулки по ребрам меньше диаметра по лезвиям на удвоенную величину вылета зубка, а элементы соединения втулки и шпинделя выполнены в виде кулачков с вертикальными гранями и гранями с левым уклоном.

На фиг. 1 показан расширитель, общий вид; на фиг. 2 — разрез А — А на фиг. 1; на фиг. 3-разрез Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4— принципиальная схема работы расширителя в скважине.

Расширитель состоит из центрального шпинделя 1, коронки 2 с выступами 3, свягде

50 (5) зывающими коронку со шпинделем, и элементами соединения в виде кулачков 4 треугольной формы с вертикальной гранью и гранью с левым уклоном, и втулки 5, арми5 рованной твердосплавными штырями 6. Наружная поверхность втулки в средней части имеет прямые продольные лезвия 7, а в нижней и верхней частях — спиральные ребра 8 с левым заходом. На нижнем торце втулки расположены кулачки 9. К верхнему торцу втулки примыкают кольцо 10 и переводник 11, над которым установлен замок 12. При этом на схеме (фиг. 4) обозначены скважина 13, желоб 14, расширитель 15 и лезвие 16.

Расширитель включается в компановку собранной на замках бурильной колойны и работает следующим образом.

При спуске втулка 5 расширителя поджимается к кольцу 10 и переводнику 11.

Благодаря наличию спиральных ребер и углу их подъема (предпочтительно 70 — 80 ) возникают необходимые окружные усилия, в результате которых втулка совершает вращательное движение и лезвиями 7 производит разрушение желоба.

Для эффективной проработки желоба необходимо, чтобы в процессе проработки постоянно одно из лезвий имело контакт с желобом, в то время как другой край желоба контактирует со спиральным ребром, т. е. чтобы был исключен случай, когда лез30 вия одновременно могут попасть на края желоба, обуславливающий отрыв привода вра щен ия втулки.

Количество лезвий, их геометрические размеры определяются следующим обра35 зо м.

Дано: АВ=йж —— с4 — диаметр желоба и замка бурильной колонны, мм;

2А0=4р — диаметр втулки по лезвиям, мм.

Необходимо определить количество лез40 вий (И) и их ширину (АС=в) из условия контакта лезвия только в одной точке А или В.

Центральный угол желоба равен

cL=P- (2п+1), (1)

45 где p — центральный угол лезвия или впадин между лезвиями, град;

n — количество лезвий, помещаемых в желобе, шт. р 360

Я вЂ” общее количество лезвий на расширитель, шт.

Решая уравнения (1) и (2) относительно N, получаем

М 360(2 + (3)

L d

Ширина лезвия (длина дуги) в равна

В 9Г Я (4)

Решая уравненйя (1) и (4) относительно в, получаем в=

Я д, . с

1101539

Угол с, определяющий ширину желоба, равен б. =2 arcsin — — (6)

Таким образом получаем расчетные выражения, необходимые для определения количества ребер и их ширину:

360(Ъи i 1).

4 1ГС 51

d }) В—

Расположение твердосплавных штырей (армировка) на продольно расположенных лезвиях обеспечивает ударное вдавливание штырей в породу, что является эффективным при разрушении твердых и абразивных пород.

Разрушение желоба происходит и при подъеме бурильной колонны. Поджатая к коронке 2 втулка вращается по часовой стрелке. Наклоненные влево торцевые поверхности кулачков 4 не препятствуют вращению, кулачки 9 втулки проскальзывают по кулачкам 4.

В случае заклинивания втулки в желобе возможно ее проворачивание посредством вращения бурильной колонны по часовой стрелке: кулачки 4 и 9 зацепляются своими вертикальными поверхностями, обеспечивая жесткую связь шпинделя 1 со втулкой 5.

Изобретение позволяет вести проработку желобов без затрат производительного времени во время спуско-подъемных операций, за счет выполнения элементов соединения втулки и шпинделя в их нижней части и

1р виде кулачков треугольной формы с вертикальной гранью и гранью с левым наклоном. При этом повышается прорабатывающая способность устройства в кристаллических породах за счет ударного воздействия разрушающего органа на породу, так как втулка дополнительно к спиральным ребрам левого захода имеет на поверхности, свободной от спиральных ребер (в данном случае в средней части втулки), продольно расположенные армированные лезвия, причем диаметр втулки по ребрам меньше диаметра втулки по лезвиям на удвоенную величину вылета зубка. Для спиральных ребер характерен скользящий фрезерующий эффект, а для продольных — именно ударный, что является необходи мым условием для разрушения твердых пород.!!01539

4-А

Составитель Л. Черепенкина

Рслактор И. Николайчук Текрсд И. Верес Корректор М. немчик

Заказ 4672/18 Тираж 564 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий ! l 3035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4