Устройство для расширения ствола скважины

 

Изобретение относится к бурению и м.б. использовано для увеличения диаметра ствола скважин, в т.ч. до размеров, превышающих внутренний диаметр ранее спущенной обсадной колонны , преимущественно в породах /}-/ мягких и средней твердости. Цель - повышение надежности расширителя. В кррпусе, выполненном с пазами 2, размещены выдвижные лопасти 3 и-упругие элементы. Каждая лопасть установлена под острым углом к плоскости , проходящей через ось расширителя и ее режущую кромку, и направлена противоположно направлению вращения расширителя. Перед помещением в скважину лопасти 3 заглубляют в пазы 2, сжимая упругие элементы. Помещенный в скважину расширитель опускают без вращения на колонне бурильных труб до интервала расширения . Упругие элементы прижимают лопасти 3 к стенке скважины или обсадной трубы с усилием R. Тангенциальная сила Т, возникающая при вращении расширителя, приводит к увеличению нормальной нагрузки N. 3 ил., 1 табл. в (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ .

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

„„SU„„340 44

А1 (51) 4 E 21 В 7/28

ОПИСАНИЕ И3ОБРЕТЕНИЯ

К АBTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4030039/22-03 (22) 26.02.86 (46) 07.07.88. Бюл. У 25 (71) Ухтинский индустриальный институт (72) Ю.M. Гержберг (53) 622 ° 24.051.47(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 763570, кл. E 21 В 7/28, 1977.

Гержберг Ю.M. Повышение работоспособности компановок низа бурильной колонны с калибраторами. — Газовая промышленность, 1985, Ф 12, с. 20, рис. 2. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАСШИРЕНИЯ СТВОЛА СКВАЖИНЫ (57) Изобретение относится к бурению и м.б. использовано для увеличения диаметра ствола скважин, в т.ч. до размеров, превышающих внутренний диаметр ранее спущенной обсадной колонны, преимущественно в породах

А-А мягких и средней твердости. Цель— повышение надежности расширителя.

В жррпусе, выполненном с пазами 2, размещены выдвижные лопасти 3 и упругие элементы. Каждая лопасть установлена под острым углом к плоскости, проходящей через ось расширителя и ее режущую кромку, и направлена противоположно направлению вращения расширителя, Перед помещением в скважину лопасти 3 заглубляют в пазы 2, сжимая упругие элементы. Помещенный в скважину расширитель опускают без вращения на колонне бурильных труб до интервала расширения, Упругие элементы прижимают лопасти 3 к стенке скважины или обсадной трубы с усилием R>, Тангенциальная сила Т, возникающая при вращении расширителя, приводит к увеличению нормальной нагрузки N

3 ил., 1 табл.

1408044

Изобретение относится к области бурения. и может быть использовано для унеличения диаметра ствола сква- жины, в том числе до размеров, превьппающих внутренний диаметр ранее спущенной обсадной колонны, преимущественно н,породах мягких и средней твердости.

Цель изобретения — поньппение на- 10 дежности расширителя.

На фиг. 1 показано предлагаемое устройство, общий нид; на фиг. 2— (разрез А-А на фиг..1; на фиг, 3—

| схема приложения нагрузок. 15

Устройство имеет корпус 1, в котором выполнены пазы - направляющие

2 для размещения секций (лопастей) 3 и упругих элементов 4. Ось каждого паза направлена под углом р к радиусу,20 соединяющему ось устроиства и режущее ребро лопасти, Лопасть 3 установлена с воэможностью движения вдоль паза. При сборке устройства лопасть вставляется в корпус 1 сверху с откры-25 той стороны паза. Перемещение лопас(| тей по оси корпуса 1 в собранном устройстве ограничивается муфтой 5, крепящейся к корпусу 1 на резьбе.

Устройство работает следующим об- 30

I разом, (Перед помещением в скважину выд| вижные лопасти 3 заглубляют в пазы 2,, сжимая при этом упругие элементы 4. Помещенный в скважину расширитель ! опускают без вращения на колоннЕ бурильных труб до интервала расшире( ния. При этом упругие элементы 4 прижимают лопасти 3 к стенке скважины или обсадной трубы с усилием Ry 40

Нормальная нагрузка на стенку скважины при этом составляет N = R>/cosy.

При вращении расширителя возникает тангенциальная сила T которая приводит к увеличению нормальной нагруз4 ки N.

Из условий стационарности работы расширителя, т.е. равновесия действующих на лопасть сил, R sing+ R cosy — R< cosp+ T =. 0;(1)

М 1 50

-R cos p+R,sin р-Raisin p+N 0; (2)

N-Й sing — R,L + T S cos ф= О, (3) и зависимости Т от N т = К !, получают

N = R (cos р — К sin р ) (4) (5) где R — сила давления сжатого упруУ гого элемента на резец; R „и R2 реакции, дейстнующие на лопасть соответственно у внутреннего и внешнего конца паз, L и $ — соответственно длина направляющих паза и выход лопасти за поверхность корпуса; К— коэффициент, характеризующий зависимость тангенциальной силы Т от нормальной N и определяющийся формой породоразрушающей части лопасти, твердостью и пластичностью породы.

При отсутствии вращения К = О.

Знак "-" в таблице означает переход к нестационарному режиму работы лопасти, ее самопроизвольному выдвижению из паза и заклинивание расширителя в скважине.

Формула изобретения

Устройство для расширения ствола скважины, включающее корпус с пазами, в которых размещены выдвижные лопасти и упругие элементы, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности устройства, каждая лопасть установлена под острым углом к плоскости, проходящей через ось устройства и его режущую кромку, и направлена противоположно направлению вращения устройства, Зависимость (5) получена без учета сил трения между лопастью и пазом, которые на порядок меньше указанных на фиг. 3 сил. Анализ зависимости (5) показывает, что с увеличением и К при постоянной R нормальная нагрузка N на стенку скважины резко возрастает. В таблице приведены соотношения N при вращении расширителя (Ne ) для разных р и К к величине И без нрашения устройтва (Nî) °

1408044

Соотношение И /N > при разных р град

0 10 20 30 40 50 60 70

1,0 1,07 1,12 1,20 1,34 1,54 2,00 5,70

0.3

1эО 1 ° 11 1э,23 1э40 1»72 2э47 7э4

0,5

1,0 1,16 1,34 1,68 2,42 6,00

0,7

1,0 1,21 1,49 2,08 4,07

0,9

Риг: f.

Составитель Л. Черепенкина

Техред М. Ходанич Корректор М. Васильева редактор Е. Папп

Заказ 3280/32

Тираж 531

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/S

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4