Расширитель

 

(72) Авторы изобретения

А.А. Бугаев, 10. Ф. Бусел, В. Д. Загнибеда, А. Д.

Я. Б. Немировский, А. Ф. Полешко, О.А. Розенбе

Ордена Трудового Красного Знамени институт материалов AH Украинской ССР (71) Заявитель (54) РАСШИРИТЕЛЬ

2 так как из-за возникающей при этом окружной деформации происходит нарушение крепления пластин в корпусе.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является расширитель бурового устройства, состоящий из цилиндрического корпуса с внешней резьбовой частью, на наружной поверхности которого в пазах размещены рабочие эле

1О менты в виде пластин, с вставками из износостойких материалов. Между пазами в корпусе выполнены канавки L2 j.

Недостатком такого расширителя является то, что его алмазоносная матрипа, работая в абразивной среде, довольно быстро изнашивается, теряя при этом первоначальный размер. Вследствие этого расширитель не может выполнять свои рабочие функции и становится непригодным к дальнейшей эксплуатации, хотя его алмазоносная матрица полностью не изношена. Увеличить срок экстшуата ции этого расширителя путем раздачи его корпуса не представляется возможным, Изобретение относится к буровой технике, в частности к устройствам, предна значенным для расширения скважин в процессе бурения.

Известен расширитель, выполненный в виде трубчатого стального корпуса с резьбами на обоих концах, боковая поверхность которого оснащена алмазами.

Алмазоносная матрица расширителя выполнена в виде штабиков полосчатой фар мы (1).

Недостаток этого устройства заключается в том, что его конструкция не позволяет увеличить размеры расширителя за счет раздачи его внутреннего диаметра. Это связано с тем, что канавки лишь частично локализируют окружную деформапию в обьеме металла под ними.

Значение sToA локализированной деформации столь незначительно, что наружный диаметр расширителя увеличивает ся при

976004 4

m радиус которой определяется ю зависии мости

3 этом на очень малую величину. При да нейшем увеличеиии окружной деформаци, вследствие упрочнения металла, окружная деформация охватывает всю стенку расширителя, что приводит к разрушению крепления алмазоносных пластин в корпусе. Ероме того, закрепление алмазоносных пластин в корпусе расширителя не совсем надежное, что может привести к въ ходу расширителя из строя. 30

Целью изобретения является повышение долговечности расширителя путем ьосстановления первоначальных размеров после частичного износа. !

Поставленная цепь достигается тем, 15 что в расширителе, содержащем цилиндрический корпус с внешней резьбовой частью, на наружной поверхности которого в пазах размещены рабочие элементы в виде пластин, с вставками из износо- 2О стойкого материала, а между пазами выполнены канавки, боковые поверхности канавок выполнены по форме кривых второго порядка, а основание выполнено в виде участков граней правильного много- 25 угольника, списанного на окружности, радиус которой определяется из формулы

R= "щ +(0,48-0,56) с, где г о — радиус внутренней поверхности расширителя; толщина стенки под пазами, при этом отношечие суммы ширин участков основания канавок к длине окрркности внутренней поверхности расширителя, процорциональHD отношению толщины стенки иод канавкой к толщине стенки под пазом, а на внутренней поверхности корпуса под его внешней резьбовой частью выполнена выточка, длина которой на 0,6 t вп превышает длину наружной резьбовой.части.

На фиг. 1 показан расширитель буро вого устройства, продольный разрез; На фиг.2-разрез A-А на фиг.1,в местах крецления рабочих элементов;на фиг.З- один из вариантов крепления пластинки в пазу корпус са; на фиг.4 - схема раздачи ра сширителя деформирующим элементом.

Расширитель состоит из корпуса 1, имеющего наружную резьбовую поверхность 2 и внутреншою поверхность 3, 50 радиусом г< . В корпусе выполнены пазы

4., в которых размещены рабочие элементы 5. Между пазами имеются канавки 6, у которых образующие боковых поверхностей 7 выполнены в виде кривых второго порядка, а основание 8 выполнено в виде участков граней правильного многоугольника, описанного на окружности, R= оп+ (О 48+0.56) t, где . e,> - pamyc внутренней поверхности расширителя;

4 — толщина стенки под пазами.

Отношение суммы ширины оснований

8 канавок 6 к длине окружности радиусом Г п пропорционально отношению толщины стенки под канавкой к толщине стенки под пазом. На внутренней поверхности

3, корпуса 1 под его резьбовой поверхностью 2 выполнена кольцевая выточка

9, длина которой на 0,6 .г8>, а глубина должна быть больше разности наружного радиуса деформирующего элемента 10 с радиусом внутренней поверхности расширителя. Паз 4 имеет в поперечном сечении форму трапеции. Пластины 5 выполнены также в вице трапеции, причем цля удобства сборки пластин в корпусе большее основание трапеции пластинок не превышает меньшего основания трапеции паза 4.

Работа расширителя осуществляется следующим образом.

Бурение скважины новым расширителем осуществляют до потери его наружного диаметра до заданной величины.

При этом до 50% алмазов алмазоносных пластин оказываются неиспользованными.

Расширитель поднимают на поверхность и приступают к его поперечному растягиванию. Для этого через его внутреннюю полость протягивают деформируюший эл— мент 10, диаметр которого больше внут=реннего диаметра расширителя на величину, зависящую от износа алмазоносных палстин 5, а также от толщины стенки под канавкой в расширителе. fIpv. этом наружный диаметр корпуса увеличивается до первоначального рабочего размера и расширитель может быть использован повторно для бурения скважины, Предложенное конструктивное выполнение расширителя позволяет раздавать его корпус деформирующим элементом на требуемую степень деформации. При этом выполнение радиуса, определяющего толщину стенки под канавкой, а также ширин участков основания канавок, соответственно указанным соотношениям, цозволяет локалнзировать требуемую деформацию с учетом упрочнения для пластичных металлов в объеме, ограниченном канавками, Б случае, если радиус, определяющий толщину стенки под канавкой, выполнен больше, .

Фиг. 7

5 0760 чем расчитанный по указанному соотношению, то возникающее упрочнение металла повышает предел текучести материала и деформация охватывает все по перечное сечение расширителя. Это приводит к разрушению крепления пластин в корпусе. При выполнении радиуса меньше диапазона указанного соотношения снижаются прочностные свойства корпу ° са и при его работе может наступить раз-16 рушение. Выполнение образую псх боковых поверхностей канавок в виде кривых второго порядка, обеспечивает плавное изменение деформапии по высоте канавки с уменьшением ее по мере. увеличения 1$ радиуса корпуса. Выполнение основания канавок в виде участков граней правильного многоугольника обеспечивает осесимметричность деформации, т.е. увеличение как щаговых размеров, так и наружного диаметра каждой из алмазосодержащих пластин на одну и ту же величину.

Наличие под наружной резьбовой частью внутренней выточки указанной длины лишает деформации эту часть корпуса и предохраняет ее от воздействия деформации соседнего участка корпуса.

Формула из об ретения

Расширитель, содержащий пилнндрический корпус с внешней резьбовой частью, на наружной поверхности которого в пазах размещены рабочие элементы в виде плас$$ тин с вставками из износостойкого материала, а между пазами выполнены канавки отличающийся тем, что, с пелью повышения долговечности путем восстановления первоначальных размеров после частичного износа, боковые поверхности канавок выполнены по форме кривых второго порядка, а основание канаеоК выполнено в виде участков граней правильного многоугольника> описанного на окружности, радиус которой определяатся нз формулы

R" гвп + (0 8+0 56) < ° где гни - радиус. внутренней поверхности расширителя; — толщина стенки под пазами, при этом отношение суммы ширин участков основания канавок к длине окружности внутренней поверхности расширителя пропорционально отношению толщины стенки под канавкой к толщине стенки под пазом„ а на внутренней поверхности корпуса под егс внешней резьбовой частью выполнена выточка, длина которой на 0,6 гамп превышает длину наружной резьбовой части.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Бугаев А.А. и др. Синтетические алмазы в геологоразведочном бурении.

Киев, Наукова думка, 1978, с. 110-111.

2. Корнилов Н.И. и др. Породоразрушающий инструмент для геологоразведочных скважин. М., Недра", 1979, с. 87 (прототип) .

Составитель Д Ч ерепенкина

Редактор А. Шандор Техред М. Надь Корректор ° P

Г. Ога

Заказ 8958f 54 Тираж 623 Подпис ное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР, по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4