Расширитель скважины

(19) КС (11) (51) 5 Е 21 В 7 28 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК ПАТЕНТУ Комитет Российской Фелерации по патентам и товарным знакам(71) Татарский государственный научно-исследовательский и проектный институт нефтяной промышленности(73) Татарский государственный научно-исследовательский и проектный институт нефтяной промышленности(57) Использование; в горной промышленности прирасширении скважин в заданном интервале. Сущность изобретения; расширитель содержит корпус сцентральным каналом и радиальными отверстиями,в которых установлены выдвижные варошки схвостовиками Механизм выдвижения шарошек врабочее положение состоит из размещенного вполости корпуса и имеющего средство дпя подсоединения к буровой колонне кольцевого поршня срадиальным каналом для сообщения осевой поласти поршня с надпоршневой полостью, образованной стенками корпуса и поршня, с седлом и со шпицами, образующими с выполненными на внутренней стенке корпуса шпицами шлицевое соединение С кольцевым поршнем связан размещенныи В центральном ъэ м с кчул 3 ус.мвоэможностью взаимодействия с хвостовиками шарошек фикси - рующий стержень, имеющий выступ для взаимодействия с коорпусом и каналы выполненные с возможностью их частичного перекрытия седлом поршня. Расширитель снабжен узлом фиксации поршня в корпусе в транспортном положении расширителя, выполненным в виде установленного в корпусе подпружиненного стопорного элемента и ответного стопорному элементу углубления, выполненного на наружной поверхности поршня и сообщенного с радиальным каналом поршня. Шлицевые участки поршня и корпуса выполнены с кольцевыми проточками. В зафиксированном положении поршня в корпусе шлицевые выступы поршня и корпуса расположены в одной продольной плоскости расширителя. 3 ил.Изобретение относится к буровой технике, в частности к устройствам для расшир ния скважин в заданном интервале,Известен расширитель скважин, содерл.ищий полый корпус, выдвижные шарошки, закрепленные на опорах в виде рычагов, усгиновленных в боковых пазах корпуса, мехэнизм выдвижения шарошек, включающий кольцевой поршень и соединенный с нпм 1 олкитель с промывочным каналом, и ,ьпксигор транспортного и рабочего поло;,е и и корпуса относительно неподвижного л осевом направлении поршня, выполняю.ций одновременно функции механизма переда и крутящего момента от привода черезпоршень корпусу расширителя,Однако работоспособность известного расширителя недостаточна при передаче на него больших вращающих и осевьх нагруок, которые возникают при бурении глубо. ких скважин. Так, при спуске.оисширителя в наклонные, искривленные и каверноэные скважины глубиной свыше 3 тыс, м и нагрузки ни фиксирующий узел превышает 60 т. Кроме того, при установке широшек на выдвижных рычагах невозможно передавить им большие вращающие нагрузки, поскольку в этом случае они работают как консоль, 1;.; ем поверхность стенки иэ-ээ биения шропек получается неровной.Наиболее близким к заявляемому по принципу действия и по количеству общих признаков является расширитель, содержащий полый корпус с центральным каналом и радиальными отверстиями в его боковой стенке, в которых установлены выдвижные шарошки с хвостовиками, и механизм выдвижения шарашек в рабочее положение, содержащий связанные между собой размещенный в полости корпуса кольцевой поршень с каналом для сообщения осевой полости поршня с надпоршневой полостью, образованной стенками корпуса и поршня, с седлом и шлицами, образующими с выполненными на внутренней стенке корпуса шлицами соосно-подвижное соединение, и размещенный в центральном канале корпуса с воэможностью взаимодействия с хвостовиками шарашек фиксирующий стержень, имеющий выступ для взаимодействия с корпусом и каналы, выполненные с возможностью частичного их перекрытия седлом поршня.Недостатком этого расширителя является также низкая работоспособность, вследствие преждевременного вывода шарошек в рабочее положение при спуске его о наклонные, искривленные и кавернозные скважины, из-за отсутствия в конструкции узла, фиксирующего шарашки в транспорт 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 ном положении, что затрудняет спуск расширителя в скважину,Цель изобретения - повышение работоспособности расширителя.Цель достигается тем, что расширитель скважин, включающий полый корпус с центральныил каналом и радиальными отверстиями, в которых установлены выдвижные шарошки с хвостовикими, и механизм выдвижения шарашек в рабочее положение, содержащий связанные между собой размещенный в полости корпуса и имеющий средство для подсоединения к буровой колонне кольцевой поршень с радиальным каналом для сообщения осевой полости поршня с надпоршневой полостью, образованной сенками корпуса и поршня, с седлом и шлицими, образующими с выполненными на внутренней стенке корпуса шлицами шлицееое соединение, и размещенный в центральном канале корпуса с воэможностью с хвостовиками шарошек фиксирующий стержень, имеющий выступ для взаимодействия с корпусом и каналы, выполненные с воэможностью частичного перекрытия их седлом поршня, согласно изобретению снабжен узлом фиксации поршня в корпусе в транс ортном положении расширителя, выполненным в виде установленного в корпусе подпружиненного стопорного элемента и ответного стопорному элементу углубления, выполненного на наружной поверхности поршня и сообщенного с радиальным каналом поршня, а шлицевые участки поршня и корпуса выполнены с кольцевыми проточками, причем в зафиксированном положении поршня в корпусе их шлицевые выступы расположены в одной продольной плоскости расширителя,Это позволяет исключить случаи преждевременного выдвижения шарошек в рабочее положение при встрече с препятствиями во время спуска расширителя в скважину и, следовательно, повысить его работоспособность.На фиг, 1 показан расширитель в транспортном положении с продольным разрезом; на фиг. 2 - то же, при расширении скважины; на фиг, 3 - разреа А-А на фиг. 1.Расширитель скважины содержит полый корпус 1 с центральным каналом 2 и радиальными отверстиями 3, в которых установлены выдвижные шарашки 4 с хвостовиками 5. В полости корпуса размещен механизм выдвижения шарошек из радиальных отверстий 3 корпуса 1, включающий фиксирующий стержень б, служащий для фиксирования шарошек в выдвинутом рабочем положении, имеющий верхний 7 и нижний 8 кольцевые выступы. Причем в верхнемвыступе 7 выполнены продольные каналы 9, Внутри корпуса 1 имеется кольцевой выступ 10 с продольными каналами 11, служащий упором для кольцевого выступа 8 фиксирующего стержня б в рабочем положении расширителя. Верхняя часть корпуса 1 выполнена в виде накидной гайки 12, в боковой стенке которой установлен подпружиненный пружиной 13 стопорный элемент 14.Механизм выдвижения шарашек включает также кольцевой поршень 15, размещенный в полости корпуса 1 и имеющий радиальный канал 16 в стенке, сообщающий осевую полость поршня с надпоршневой полостью 17, образованной стенками поршня 15 и корпуса 1. Корпус 1 и поршень 15 имеют элементы зацепления для совместного их вращения, выполненные в виде чередующихся шлицевых канавок 18 и выступов 19, выполненных на наружной поверхности поршня 15 и внутренней поверхности корпуса 1, На нижнем конце поршня 15, на наружной его поверхности, выполнена кольцевая проточка 20, в которую входит часть шлицевой нарезки корпуса 1, Аналогичная проточка 21 выполнена на внутренней поверхности корпуса 1, в которую входит часть шлицевой нарезки поршня 15, Проточки 20 и 21 выполнены так, что в транспортном положении расширителя поршень 15 с корпусом 1 находятся в расцепленном состоянии,На наружной поверхности поршня выполнено углубление 22, в которое входит стопорный элемент 14, выполненное таким образом, что его полость сообщена с радиальным каналом 16 поршня 15, Причем стопорный элемент 14 в корпусе 1 и углубление 22 в поршне 15 размещены так, что в зафиксированном положении поршня в корпусе их шлицевые выступы 19 расположены в одной продольной плоскости расширителя.На верхнем конце поршня 15 имеется резьба 23 для соединения расширителя с бурильной колонной (не показана), а к нижнему его концу присоединено седло 24, взаимодействующее с кольцевым выступом 7 фиксирующего стержня 6 и частично перекрывающее каналы 9 в этом выступе.Расширитель скважины работает следующим образом.С помощью резьбы 23 расширитель присоединяют к колонне бурильных труб и спускают в скважину, При этом корпус 1 расширителя зафиксирован от продольных перемещений относительно поршня 15 стопорным элементом 14, входящим в углубление 22, а шлицевые выступы 19 поршня 15 упираются в такие же выступы корпуса, Бла(56) Патент СШАМ 280901 б, кл. 175-267, 1957, ЕП й. 0397872, кл. Е 21 В 7/28, 1988 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 годаря этому при возникновении условий, препятствующих свободному спуску расширителя (искривление скважины, каверны и т.д,), приложение усилий для проталкивания инструмента не повлечет преждевременное выдвижение шарошек 4 из радиальных отверстий 3На заданной глубине колонну бурильных труб начинают вращать с одновременной подачей в нее промывочной жидкости, которая через осевую полость поршня 15, продольные каналы 9, кольцевой зазор между седлом 24 и фиксирующим стержнем б и далее через продольные каналы 11 корпуса 1 поступает в промывочные отверстия долота (не показано), При этом верхний кольцевой выступ 7 фиксирующего стержня б упирается в седло 24. Под действием перепада давления, возникающего внутри кольцевого поршня 15 и распространяющегося через радиальные каналы 16 в полость 17 и углубление 22, стопорный элемент 14, сжимая пружину 13, выходит из углубления 22, и корпус 1 с накидной гайкой 12 перемещается вверх относительно кольцевого поршня 15 (фиг. 2). При этом шлицевые выступы 19 корпуса 1 и поршня. 15 входят в соответствующие шлицеые канавки 18, и кру гящий момент от колонны бурильных труб через поршень 15 и шлицевое соединение передается на корпус 1, При перемещении корпуса 1 вверх хвостовики 5 взаимодействуют с фиксирующим стержнем б, благодаря чему шарошки 4 начинают выдвигаться из корпуса 1 и разбуривать стенку скважины. К моменту полного выдвижения шарошек 4 из корпуса 1 нижний кольцевой выступ 8 упирается в кольцевой выступ 10 корпуса 1 и поднимает фиксирующий стержень б так, что его верхний кольцевой выступ 7 окажется выше седла 24. Вследствие образования зазора между нижним торцом верхнего кольцевого выступа 7 и седлом 24 давление нагнетания жидкости уменьшится, что свидетельствует о полном выдвижении шарошек в рабочее положение. Поднимая или опуская расширитель, расширяют скважину в заданном интервале.После окончания расширения скважины нагнетание жидкости прекращают и расширитель поднимают на поверхность. При этом под действием своего веса корпус 1 опускается, а шарошки 4 под действием сил реакции нерасширенной части ствола скважины вдвигаются внутрь корпуса 1.2001228 В 1 О 11 .т ставитель Ф, Арэамасцевхред М.Моргентал КоРРектоР А,Обруч едактор Л. Волкоаквз 3118 Тираж Подписно НПО "Поиск" Роспатента13035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 101 Формула изобретения РАсшиРитель скВАжины, включающий полый корпус с центральным каналом и радиальными отверстиями, в которых установлены выдвижные шарошки с хвостовиками, и механизм выдвижения шарошек в рабочее положение, содержащий связанные между собой размещенный в полости корпуса и имеющий средство дляподсоединения к буровой колонне кольцевой поршень с радиальным каналом для сообщения осевой полости поршня с надпоршневой полостью, образованной стенками корпуса и поршня, с седлом и со шлицами, образующими с выполненными нв внутренней стенке корпуса шлицами шлицевое соединение, и размещенный в центральном канале корпуса с воэможностью взаимодействия с хвостовиками шарошек фиксирующий стержень, имеющий выступ для взаимодействия с корпусом и каналы, выполненные с возможностью их частичного перекрытия седлом поршня, отличающийся тем, что он снабжен узлом фиксации поршня в корпусе в транспортном положении расширителя, выполненным в виде установленного в корпусе подпружиненного стопорного элемента и ответного стопорному элементу углубления, выполненного на наружной поверхности поршня и сообщенного с радиальным каналом поршня, а шлицевые участки поршня и корпуса выполнены с кольцевыми проточками, причем в зафиксированном положении поршня в корпусе шлицевые выступы поршня и корпуса расположены в одног продольной плоскости расширителя.