Расширитель

(19) (11 539 А ЕТЕЛЬСТВУ К АВТОРСКОМУ ельсупски Крас- ьский Согп ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ОПИСАНИЕ ИЗОБР(71) Всесоюзный ордена Трудовогоного Знамени научно-исследователинститут буровой техники(56) 1. Патент США3680646, кл.323, опублик. 1977.2. Расширитель фирмы Вожеп. -раз 11 Са 1 а 1 аде, США, 1980 - 1981,с. 1028. 54) (57) РАСШИРИТЕЛЬ, содержащий ентральный шпиндель, коаксиально расоложенную 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, 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 вы. полнены в виде кулачков с вертикальными гранями и гранями с левым уклоном. ЖИзобречси ив относи гся к ииструментам, применяемым ири бурении скважин для ликвидации желобов, возникающих в результате искривленности скважин.11 звестен роторный шарошечный расииритель, состоящий из нескольких шарошек, смонтированных на вертикальных или наклонных осях с иентральным корпусом. Расширитель включается в компановку бурильной колонны, собранной на замках 11.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) шароиек расширителя вызывает их интенсивный износ.Наиболее близким к изобретению по гехиической супности и достигаемому результату является расширитель, содержаиьчй ие итральный шпиндель, коаксиально расиоложсииую на нем с возможностью враисиия 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 12.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, свя55 др зывающими коронку со шпинделем, и элементами соединения в виде кулачков 4 треугольной формы с вертикальной гранью и гранью с левым уклоном, и втулки 5, арми 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 лез вия одновременно могут попасть на края желоба, обуславливающий отрыв привода вращения втулки.Количество лезвий, их геометрическиеразмеры определяются следующим обра зом.Дано: АВ=йж=Ь - диаметр желоба и замка бурильной колонны, мм;2 АО=ф - диаметр втулки по лезвиям, мм.Необходимо определить количество лез вий (И) и их ширину (АС=в) из условия контакта лезвия только в одной точке А или В. Центральный угол желоба равенс=3 (2 п+1), (1) 45 где 8 - центральный угол лезвия иливпадин между лезвиями, град; и - количество лезвий, помещаемых в желобе, шт.8 360 (2)где Я - общее количество лезвий на 50 расширитель, шт.Решая уравнения (1) и (2) относительно И, получаемвных штыреи асположенныхвдавливание ся эффективи абразивасположение твердосплировка) на продольноиях обеспечивает ударнрей в породу, что явлпри разрушении тверпород.азрушение желоба преме бурильной колонннке 2 втулка вращаетке. Наклоненные влевности кулачков 4 не прю, кулачки 9 втулкиулачкам 4.случае заклинивания вожно ее проворачиван а езв ое яет дых ных исходит и приПоджатая к ся по часовой о торцевые поепятствуют вра- проскальзывают подь коро стрел верх щени В возмв желобе средством тулие Угол с, определяющий ширину желоба, равенб. = 2 агсяи в(6)Таким образом получаем расчетные выражения, необходимые для определения количества ребер и их ширину:но(г о4 ЙГс 515двращения бурильной колонны по часовэй стрелке: кулачки 4 и 9 зацепляются своими вертикальными поверхностями, обеспечивая жесткую связь шпинделя 1 со втулкой 5.5 Изобретение позволяет вести проработкужелобов без затрат производительного времени во время спуско-подъемных операций, за счет выполнения элементов соединениявтулки и шпинделя в их нижней части и щ виде кулачков треугольной формы с вертикальной гранью и гранью с левым наклоном. При этом повышается прорабатывающая способность устройства в криталлических 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.сударственного м изобретений а, Ж - 35, Рау тент, г. Ужго омитеоткр кая н д, ул,Корректор М. ЛемчикПодписноеСССР