Расширитель

Изобретение относится к буровой технике и предназначено для расширения ствола скважины под башмаком обсадной колонны. Расширитель состоит из корпуса со сквозными пазами, в которых на осях размещены лопасти, армированные твердым сплавом, подпружиненного поршня с центральным штоком и разжимным конусом на конце, входящим во взаимодействием с лопастями, снабжен кожухом с продольными окнами, выполненными симметрично сквозным пазам корпуса, и связан с ним резьбой, конусная поверхность снабжена кольцевым выступом, обращенным к кольцевой проточке в теле корпуса, и продольными пазами на конусной поверхности, выполненными симметрично продольным окнам кожуха. Положение конусной поверхности зафиксировано стопором, связанным с центральным штоком. Лопасти выполнены с выступом и установлены с возможностью его торцевого контакта с конусной поверхностью в продольных пазах и кожухом в крайнем положении лопастей. Обеспечивается повышение надежности работы устройства. 3 ил.

 

Изобретение относится к буровой технике и предназначено для расширения ствола скважины под башмаком обсадной колонны.

Известно устройство для расширения скважин (см. авторское свидетельство №1514898, М.кл. Ε21B 7/28, опубликовано 15.10.1989 г. Бюллетень №38).

Устройство состоит из корпуса с двумя расширителями (лопастями), размещенными напротив друг от друга и связанными с корпусом пальцами, с возможностью выдвижения в радиальном направлении при взаимодействии с ними подпружиненного бойка, служащего для передачи энергии удара на лопасти расширителя. Каждый расширитель состоит из гильзы, внутри которой находится стержень, установленный с возможностью аксиального движения внутри гильзы. В зазоре между стержнем и гильзой размещена пружина сжатия. Стержни на конце содержат породоразрушающий инструмент в виде шарошки.

Устройство опускают в предварительно пробуренную скважину на расчетную глубину, с передачей вращения корпусу.

К недостаткам конструкции можно отнести:

- неизвестно, из конструкции и описания, каким образом происходит расширение в радиальном направлении породоразрушающего инструмента, с сохранением этого положения при внедрении в горную породу;

- нет условий для подачи промывочного агента к породоразрушающему инструменту, чтобы обеспечить вынос выбуренной породы;

- возврат лопастей в исходное положение может происходить только за счет взаимодействия их с породой, при натяжении устройства.

Известен механический скважинный расширитель, защищенный патентом №2152503, М.кл. Ε21B 7/28, опубликованным 10.07.2000 г.

Конструкция устройства состоит из корпуса, с шарнирно закрепленными в нем рабочими органами, подвижного клина-штока на конце штока, имеющего параллельные грани, установленного с возможностью осевого перемещения вверх и снабженного опорой на нижнем конце.

Опора связана с корпусом клина-штока присоединительным устройством в форме незамкнутой скобы с накидной втулкой, с возможностью свободного вращения клина-штока вместе с корпусом вокруг предельной оси, а рабочие органы выполнены в виде подпружиненных и снабжены направляющими роликами.

Работа устройства.

На бурильной колонне труб устройство вводится в скважину, с опорой на забой пятой опорного устройства.

Осуществляют вращение бурильной колонны, с созданием осевой нагрузки, под действием которой корпус с лопастями опускается вдоль клина-штока. При этом ролики накатываются на клиновую часть клина-штока, с выводом лопастей в рабочее положение. Дальше ролики выкатываются по граням клина-штока, с фиксацией лопастей в рабочем положении. Это положение сохраняется в течение всего времени расширения.

При дальнейшем движении корпуса вдоль клина-штока с вращением лопастей разбуривают полость заданного диаметра и длины, которая определяется длиной клина-штока. Опорное устройство при этом не вращается.

После расширения устройства натяжением бурильной колонны труб поднимают корпус, пока ролики, перекатываясь по параллельным граням клина-штока, не попадут на его клиновую часть, что приводит к возврату лопастей в исходное положение, в том числе и усилием возвратной пружины. Клин-шток остается в нижнем положении до момента, пока корпус не достигнет пальца, с подъемом всего устройства.

Известна конструкция скважинного расширителя (см. авторское свидетельство №1808957, М.кл. E21B 7/28. "Скважинный расширитель", опубликовано 15.04.1993 г. Бюллетень №14).

Конструкция расширителя включает полый корпус, с боковыми пазами для установки лопастей полого штока со шлицевым соединением для связи с корпусом.

Корпус имеет два промывочных канала, выходящих в зону работы породоразрушающих лопастей. В корпусе расширителя выполнена резьба под переходник. В корпусе размещен подпружиненный полый поршень, связанный с полым штоком, который снабжен зубчатыми рейками, кинематически связанными с зубьями на породоразрушающих лопастях. На нижнем конце полого штока размещено долото, и оно снабжено ограничительным кольцом.

Работа расширителя.

Расширитель на бурильной колонне труб вводится в скважины, с выходом за пределы башмака обсадной колонны, с опорой на забой долотом. Затем включается промывка, с подачей рабочей жидкости в надпоршневое пространство.

Бурильной колонне сообщают крутящий момент и через взаимодействие зубцов породоразрушающего элемента с зубьями реек разводят последние в радиальном направлении с внедрением в горную породу стенки скважины.

При полном раскрытии лопастей открываются приемные части промывочных отверстий, с перераспределением потока рабочей жидкости. В связи с этим происходит снижение давления на устье скважины, что служит сигналом о проведении лопастей в раскрытое положение.

После окончания расширения ствола скважины прекращают подачу под давлением рабочей жидкости.

Под действием пружины полый шток с полым поршнем и механизмом привода рабочих лопастей возвращаются в исходное положение. Расширитель ставят на забой, с опорой корпусом на упорное кольцо.

Недостатки:

- необходимость опоры устройства на забой скважины;

- нет условий для подачи промывочной жидкости к лопастям, чтобы обеспечить удаление шлама, поскольку существует вероятность забивания им устройства, с прихватом клина-штока;

- отсутствует контроль над крутящим моментом и радиальной силой со стороны горной породы, воспринимаемой осью;

- недостаточно большой радиус расширения горной выработки, за счет конструктивных особенностей и ограничений, накладываемых диаметральными размерами скважины.

Известна конструкция лопастного расширителя (см. авторское свидетельство №781312, М.кл. E21B 10/00, опубликовано 23.11.1980 г., принятое за прототип).

Расширитель состоит из полого корпуса, в сквозных пазах которого размещены лопасти, армированные твердым сплавом. Лопасти закреплены на штоке шарнирными осями, размещенными в продольных пазах, выполненными в выступах штока. В теле лопастей размещены пружины, которые через толкатель отжимают лопасти в крайнее положение от штока. К корпусу снизу присоединен переводник. В верхней части штока расположен поршень. Лопасти выполнены со скосами, а в корпусе выполнены уступы. Шток и корпус снабжены конусными поверхностями.

Работа расширителя.

При подаче под давлением рабочей жидкости шток с поршнем движется вверх, взаимодействуя с лопастями, которые, скользя гранями по уступам корпуса с выходом в радиальном направлении, расклиниваются по конусным поверхностям на штоке и на корпусе. По мере износа опорных конусных поверхностей и под действием осевого усилия, со стороны поршня, происходит восстановление зазора, что обеспечивает жесткое закрепление лопастей в рабочем положении, что обеспечивает стойкость лопастей и сопряженных деталей. Тем самым увеличивается межремонтный период работы устройства.

К недостаткам конструкции следует отнести:

- малый радиус расширения ствола скважины;

- сложность конструкции и монтажа лопастей в пазах корпуса;

- сложность соизмерения размеров всех лопастей, с размерами сопрягаемых поверхностей корпуса и штока.

Технический результат, который может быть получен при реализации предлагаемого изобретения, заключается в следующем:

- возможность расширения ствола скважины в открытом продуктивном пласте;

- возможность фиксации лопастей расширителя в окнах корпуса при максимальном раскрытии в продольных пазах конусной поверхности.

Технический результат достигается тем, что расширитель состоит из корпуса, переводника, поршня с полым штоком в осевом канале. Корпус снабжен сквозными пазами, в которых на осях размещены лопасти, армированные твердым сплавом, установленные с возможностью взаимодействия с конусной поверхностью на нижнем конце центрального штока.

Устройство дополнительно снабжено кожухом с продольными окнами, выполненными симметрично сквозным пазом корпуса, и связанным с ним резьбой, конусная поверхность снабжена конусным выступом, обращенным к кольцевой проточке в теле корпуса.

Конусная поверхность снабжена продольными пазами, выполненными симметрично продольным окнам кожуха. Положение конусной поверхности относительно сквозных пазов корпуса зафиксировано стопором, связанным с центральным штоком, а лопасти установлены в сквозных пазах корпуса с возможностью скользящего торцового контакта с конусной поверхностью в ее продольных пазах.

Конструкция расширителя поясняется чертежами, где:

- на фиг. 1 - расширитель в разрезе в исходном, транспортном положении деталей;

- фиг. 2 - конструкция расширителя, в разрезе, при максимальном вылете лопастей;

- на фиг. 3 - конструкция в разрезе разжимного элемента с конусной поверхностью.

Расширитель состоит из корпуса 1, связанного с переводником 2 верхним концом. Переводник 2 через ниппель 3 связан с бурильной колонной труб.

В осевом канале переводника 2 размещен поршень 4, связанный с полым штоком 5, пропущенным в осевой канал ниппеля 3. Между полым штоком 5 и переводником 2 выполнена кольцевая камера 6, в которой установлен поршень 4, полость над которым связана через радиальное отверстие 7 с полостью скважины.

Внутри кольцевой камеры 6 размещена пружина 8, поджимающая поршень 4 к торцу корпуса 1.

Поршень 4 нижним концом связан с центральным штоком 9, пропущенным в осевой канал корпуса 1, в теле которого выполнены сквозные пазы 10, в которых на осях 11 размещаются лопасти 12, с охватом центрального штока 9, на нижнем конце которого установлен разжимной элемент 13, с конусной поверхностью 14, обращенной в сторону лопастей 12, входящих в продольные пазы 15 на конусной поверхности 14. На верхнем конце разжимного элемента 13 выполнен кольцевой выступ 16, соизмеримый по размерам с кольцевой проточкой 17 в теле корпуса 1. На нижнем конце центрального штока 9 установлен стопор 18 для разжимного элемента 13.

На внешней стороне корпуса 1 установлен кожух 19 с продольными окнами 20, расположенными симметрично сквозным пазам 10 корпуса 1. На нижнем конце кожуха 19 размещена полумуфта 21.

В теле центрального штока 9 выполнено циркуляционное отверстие 22, для связи его осевого канала 23 с полостью кольцевой камеры 6 под поршнем 4. В стопоре 18 выполнен дроссельный канал 24. Форма лопасти 12 выполнена переменного сечения, с возможностью постоянного скользящего элемента 13 по продольному пазу 15 выступом 25. При максимальном раскрытии лопастей 12 точка контакта выступа 25, с разжимным элементом 13 смещена в радиальном направлении к кожуху 19.

Работа устройства.

На бурильной колонне труб, к нижнему концу которой через ниппель 3 подсоединяется устройство, и происходит спуск в скважину, с размещением в интервале продуктивного пласта.

Осуществляют подачу под давлением рабочей жидкости в бурильную колонну труб и далее внутрь устройства.

Через циркуляционное отверстие 22 рабочая жидкость подается в кольцевую камеру 6 под поршнем 4, что приводит к его перемещению вверх, совместно с центральным штоком 9 и разжимным элементом 13. Лопасти 12 своими свободными концами перемещаются в продольных пазах 15 на конусной поверхности 14, с взаимодействием с ней выступом 25 поворотом на осях 11 и выходом из сквозных пазов 10 корпуса 1, до контакта с поверхностью горной породы в стволе скважины. Бурильной колонне сообщают вращение до момента полного вылета лопастей 12, с контактом внешней поверхностью с телом кожуха 19.

При полном вылете лопастей 12, не прекращая вращать бурильную колонну, осуществляют осевое нагружение расчетной нагрузкой. Наружная поверхность лопастей 12, входящая в контакт с горной породой, армирована твердым или алмазоподобным сплавом, что обеспечивает эффективное разрушение и расширение ствола скважины.

Расширение ствола скважины ведут по высоте расположения продуктивного пласта.

При раскрытии лопастей 12 происходит их контактное взаимодействие с конусной поверхностью 14 разжимного элемента 13 по продольным пазам 15 выступами 25. Полное раскрытие лопастей 12 синхронизировано с моментом входа кольцевого выступа 16 в кольцевую проточку 17 в теле корпуса 1, позволяет обеспечить устойчивое положение лопастей 12 в сквозных пазах 10, что приводит к снижению нагрузок на оси 11. Тем самым повышается надежность работы устройства.

Расширитель, состоящий из корпуса со сквозными пазами, в которых на осях размещены лопасти, армированные твердым сплавом, подпружиненного поршня с центральным штоком и разжимным конусом на конце, входящим во взаимодействие с лопастями, отличающийся тем, что он дополнительно снабжен кожухом с продольными окнами, выполненными симметрично сквозным пазам корпуса, и связан с ним резьбой, конусная поверхность снабжена кольцевым выступом, обращенным к кольцевой проточке в теле корпуса, и продольными пазами на конусной поверхности, выполненными симметрично продольным окнам кожуха, причем положение конусной поверхности зафиксировано стопором, связанным с центральным штоком, а лопасти выполнены с выступом и установлены с возможностью его торцового контакта с конусной поверхностью в продольных пазах и кожухом в крайнем положении лопастей.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области бурения грунта. Буровой инструмент содержит элемент буровой штанги, выполненный с возможностью присоединения к приводу вращения и приведения во вращение вокруг оси бурения, корпус типа рамы и по меньшей мере один разрабатывающий зуб, который установлен в корпусе с возможностью радиальной регулировки между втянутым положением в корпусе и рабочим положением, в котором по меньшей мере один разрабатывающий зуб радиально выступает из корпуса.

Изобретение относится в основном к оборудованию буровой, такому как нефтепромысловое наземное оборудование, внутрискважинные узлы и тому подобное. Техническим результатом является повышение эффективности управления инструментом, которое в то же время обеспечивает защиту инструмента.

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для создания в породных массивах полостей, имеющих форму шара. Устройство для образования сферических расширений в скважинах включает корпус с узлом связи с приводом вращения корпуса вокруг его продольной оси, рабочие органы с наружными режущими кромками, установленные в корпусе с возможностью выдвижения за его пределы.

Изобретение относится к устройствам для увеличения диаметра скважин в заданном интервале. Расширитель скважин включает полый корпус с внутренним выступом и радиальными отверстиями.

Группа изобретений относится к горной промышленности и предназначена для бурения горизонтальных и слабонаклонных скважин в грунтах. Способ заключается в том, что механически разрушают забой и удаляют продукты разрушения шнекобуровым инструментом с разрывами шнековой спирали, которому сообщают непрерывное вращательное и осевые колебательные движения с амплитудой, превышающей за один цикл колебаний длину наибольшего разрыва шнековой спирали.

Изобретение относится к области буровой техники, а именно к устройствам для увеличения диаметра скважин в заданном интервале. Расширитель ствола скважины содержит центратор, корпус с центральным проходным каналом и пазами, лопасти, снабженные породоразрушающими элементами и выступами в форме зубьев, закрепленные в пазах корпуса с возможностью выдвижения, и механизм выдвижения лопастей в рабочее положение, полый вал с верхней резьбой для соединения со скважинным оборудованием, боковым отверстием и нижней втулкой, размещенный в проходном канале корпуса с фиксацией от проворота относительно корпуса, причем лопасти снабжены хвостовиками, взаимодействующими с втулкой полого вала при выдвижении лопастей в рабочее положение, и устройство для стопорения лопастей в нерабочем положении, содержащее радиально подпружиненные кольцевые сегменты.

Изобретение относится к области нефтегазодобывающей промышленности. Технический результат - повышение производительности процесса расширения скважины, увеличение надежности работы оборудования и его ремонтопригодности, увеличение размеров расширения скважины.

Изобретение относится к буровой технике и предназначено для расширения ствола скважины в интервале продуктивного пласта ниже башмака обсадной колонны. Расширитель состоит из корпуса, поршня со штоком, шарнирно установленными лопастями, армированными твердым сплавом, толкателей, переводника, верхней опоры со сферической расточкой и гайкой.

Изобретение относится к области свайного фундаментостроения и может применяться для зачистки дна скважины, преимущественно при устройстве буронабивных свай с уширенной пятой.

Группа изобретений относится к горной промышленности, а именно к устройствам и способам для расширения скважины. Технический результат состоит в повышении эффективности расширения скважины.

Изобретение относится к области горного дела, бурения грунта или горных пород, в частности к методу горизонтально направленного бурения. Технический результат заключается в увеличении механической скорости расширения скважины, улучшении очистки рабочих поверхностей шарошек, повышении монтажеспособности и ремонтопригодности, а также в увеличении ресурса работы расширителя за счет периодической реставрации элементов шарошечного узла. Расширитель состоит из вала и установленных на нем: вала шарошки, пилотного центратора, усилителя, пилотного конуса, промывочного коллектора, перегородки центратора, несущей призмы, конуса. На вал шарошки устанавливается подпятник. Резьбовая втулка и шарошка с подшипниками и уплотнениями образуют, после навинчивания и регулировки резьбового соединения втулки и вала шарошки, подшипниковый узел. Фиксирующая цапфа посредством цилиндрической шпонки устанавливается на резьбовой втулке и с другой стороны посредством сварного соединения закрепляется на призме. Фиксирующая цапфа образует вторую опору шарошки, удерживает определенный натяг резьбового соединения втулки и вала шарошки, стопорит втулку от проворачивания и защищает пространство между шарошкой и призмой от скапливания частиц выбуренной породы. Гидравлические насадки устанавливаются: на пилотном конусе – для смазки центратора, на промывочном коллекторе – для промывки забоя, за шарошкой – для очистки венцов зубьев, сзади расширителя – для улучшения условий выноса частиц выбуренной породы на поверхность. Конструкция шарошечного узла после демонтажа сварного шва между фиксирующей цапфой и призмой позволяет производить замену, обслуживание подшипников и уплотнений. Межвенцовые отбойники устанавливаются на призме сзади шарошки для механической очистки рабочей поверхности. 5 ил.

Изобретение относится к буровой технике, а именно к способам для бурения. Технический результат заключается в повышении эффективности бурения компенсационных шпуров и скважин в одну стадию. Способ для бурения компенсационных шпуров (скважин) включает применение коронки с расширяющей частью, в передней части которой используют направляющий центратор. Бурение компенсационной скважины ведут в одну стадию, при этом на расширяющей части диаметром D в роли направляющего центратора выступает коронка меньшего диаметра d по сравнению с диаметром D, которую насаживают на наружный конус в передней части расширяющей части коронки, этот конус выполнен как одно целое с расширяющей частью. Породоразрушающим элементам как на опережающей коронке, так и на расширяющей части задают штыревую форму. Боковой поверхности расширяющей части коронки задают форму, подобную форме изгиба лепестков цветка лотоса, с радиусом изгиба. Вогнутым пазам для выноса разрушенного шлама на расширяющей части придают радиальную форму цилиндрической поверхности. 13 ил.

Изобретение относится к устройству для отвода отделенной буровым инструментом буровой мелочи при бурении скважины для прокладки трубопровода. Устройство включает по меньшей мере один насос для откачки смешанной с буровой мелочью промывочной жидкости и по меньшей мере один приемный корпус по меньшей мере с одной приемной камерой, которая через отверстия соединена с областью буровой мелочи за буровым инструментом. На приемном корпусе предусмотрен приемный элемент для механического приема буровой мелочи, на котором расположена по меньшей мере часть отверстий, через которые буровая мелочь попадает в приемную камеру. Повышается надежность и эффективность отвода буровой мелочи, обеспечивается ее классификация 2 н. и 16 з.п. ф-лы, 15 ил.

Изобретение относится к способам извлечения и использования геотермального тепла. Способ установки геотермальных теплообменников для извлечения низкопотенциального тепла включает бурение скважин с использованием буровой колонны. Бурение скважин для установки зондов осуществляют без переноса бурового станка с одного места и под углом 20-45 градусов к горизонту. В грунт устанавливают железобетонное кольцо диаметром 1,5 м, его верхний торец заглубляют на 0,3-0,4 м от поверхности. На этом же уровне устраивают кольцевую площадку шириной 0,5 м. Дно кольца заливают бетонной стяжкой. Сверху на железобетонное кольцо устанавливают колодезную опору бурового станка, определяют наклон оси бурения, монтируют буровой станок на колодезной опоре, в процессе бурения используют бетонное кольцо в качестве зумпфа, а после окончания бурения - в качестве кессонной камеры геотермального коллектора. При достижении заданной глубины бурения в колонну бурильных труб опускается на жестком тросе извлекатель съемного пилота. После извлечения пилота в колонну бурильных труб, выполняющих роль обсадной трубы, опускают подготовленный геотермальный зонд, колонну бурильных труб свинчивают с вращателем буровой установки и приподнимают на 0,5 м. Технический результат заключается в уменьшении количества операций, в частности подъема бурового снаряда, обсаживания ствола скважины обсадной трубой, выкапывания дополнительного приямка или зумпфа для циркуляции бурового раствора, переноса бурового станка на новое место бурения. 9 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к буровой технике и предназначено для расширения ствола скважины под башмаком обсадной колонны. Расширитель состоит из корпуса со сквозными пазами, в которых на осях размещены лопасти, армированные твердым сплавом, подпружиненного поршня с центральным штоком и разжимным конусом на конце, входящим во взаимодействием с лопастями, снабжен кожухом с продольными окнами, выполненными симметрично сквозным пазам корпуса, и связан с ним резьбой, конусная поверхность снабжена кольцевым выступом, обращенным к кольцевой проточке в теле корпуса, и продольными пазами на конусной поверхности, выполненными симметрично продольным окнам кожуха. Положение конусной поверхности зафиксировано стопором, связанным с центральным штоком. Лопасти выполнены с выступом и установлены с возможностью его торцевого контакта с конусной поверхностью в продольных пазах и кожухом в крайнем положении лопастей. Обеспечивается повышение надежности работы устройства. 3 ил.

Наверх