Реактивно-турбинный расширитель

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 09) (11) ЗСЮ Е 21 В 7 28 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Всесоюзный ордена ТрудовогоКрасного Знамени научно-исследовательский институт буровой техники(56) 1. Авторское свидетельство СССРМф 181582, кл. Е 21 0 3/00, 1963.2. Авторское свидетельство СССРР 123108, кл. Е 21 0 1/06, 1958,(54)(57) 1, РЕАКТИВНО-ТУРБИННЬЗЙРАСШИРИТЕЛЬ, включающий траверсу, накоторой установлены под углом одинк другому турбобуры с долотами и механизмы возврата турбобура, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения эффективности расширения путем улучшения условий работы долот, он снабжен корпусом, присое-. диненным к траверсе, в котором выполнены под углом один к другому в разных плоскостях каналы, при этом турбобуры размещены в каналах с возможностью перемещения относительно их оси.2. Расширитель по п, 1, о т л ич а ю щ и й с я тем, что каждый механизм возврата турбобура установлен в канале и выйолнен из втулки с калибровочным отверстием, соеди- фе ненной с турбобуром, и концент- . тричной ей втулки траверсы, между которыми установлена пружина.1 1 147Изобретение относится к буровой технике, а именно к устройствам, предназначенным для местного расширения скважин, в том числе для бурейия под башмаком обсадной трубы или ко" лонны-оболочки.Известно устройство для бурения вертикальных выработок, включающее турбобуры, связанные между собой в верхней и нижней части траверсами, О шарошечные долота и гидросистему, причем два крайних турбобура соединены с верхней траверсой шарнирно и снабжены силовыми гидроцилиндрами для ик раздвижения в радиальном направлении 1.Недостатками устройства являются сложность конструкции и недолговечность шарнирных узлов, а также низкая эффективность процесСа местного расширения.Наиболее близким кизобретению по технической сущности и достигаемому результату является реактивно-турбинный бур, включающий траверсу, на 25 которой установлены под углом один к другому турбобуры с долотами и механизмы возврата турбобуров 12 .Недостаток устройства заключается в низкой эффективности процесса местного расширения, так как при "зарезке" уширения шарошки долота прижимак 1 тся к стенке ствола своей боковой поверхностью,. т.е. калибрующими (а не рабочими) венцами, не имеющими соответствующих рабочих зубьев.35Буренке уширения калибрующими венцами значительно снижает механическую скорость бурения.Цель изобретения - повышение эф фективности расширения скважин путем улучшения .условий работы долот.Указанная цель достигается тем, что реактивно-турбинный расширитель,. включающий траверсу, на которой установлены под углом один к. другому турбобуры с долотами и механизмы возврата турбобура, снабжен корпусом, присоединенным к траверсе,в котором выполнены под углом Один к другому в 50 разных плоскостях каналы, при этом турбобуры размещены в каналах с возможностью перемещения относительно их оси.Кроме того, механизм возврата каждого турбобура установлен в канале и выполнен иэ втулки с калибровочным отверстием, соединенной с турбо 782буром, и концентричной ей втулки траверсы, между которыми установлена пружина.Установка турбобуров таким образом, что их продольные оси перекрещиваются, позволяет установить их в расширяемой скважине под большим углом к оси расширителя. Это увеличивает диаметр уширения при определенной величине осевого перемещения турбобура или при неизменном диаметре позволяет уменьшить величину осевого перемещения, что упрощает конструкцию устройства для осевого перемещения.На фиг. 1 показан расширитель, общий вид; на фиг. 2 - узел 1 на фиг. 1 (в увеличенном масштабе).Расширитель состоит из траверсы 1, корпусов турбобуров 2, установленных с небольшими зазорами в каналах 4 корпуса расширителя 5. Колонна- оболочка б.погружена в грунт. Турбобуры 2 установлены в каналах 4 подвижно в осевом направлении и снабжены втулкой 7 с калиброванным отверстием 8. Механизм возврата турбобура выполнен в виде пружины 9, которая находится в полости между втулкой 10 траверсы и втулкой 7 с калиброванным отверстием 8.Работает расширитель следующимобразом.Колонна-оболочка 6, являющаяся несущим элементом фундамента здания или моста, установлена в скальный грунт. Предварительно колонна-оболочка погружается, например, вибратором в мягкий грунт до тех пор, пока торец колонны не станет на скальную породу. Дальнейшее погружение колонны- оболочки от вибрации не происходит. Вначале порода внутри колонны-оболочки выбуривается,.например, реактивно-турбинным буром. Далее в колонну опускается на бурильных трубах (не показано) реактивно-турбинный расширитель до момента касания долотами породы, В подвешанном расширителе за счет действия пружины 9 (фиг. 2), взаимодействующей с упорными буртами втулок 7 и 10, турбобуры 2 и, следовательно, долота 3 находятся на минимальном расстоянии от траверсы 1. Включают подачу рабочей жидкости, которая через траверсу 1 и калиброванные отверстия 8 попадает в тур3 1114 бобуры 2, приводя во вращение долота 3.Одновременно рабочая жидкость, проходя через отверстия 8, создает перепад давления на втулку 7 и перемещает в осевом направлении турбобуры 2 (преодолевая сопротивление пружины 9) вдоль отверстий 4 корпуса расширителя 5. Сразу после подачи рабочей жидкости начинается вращение рас ширителя от действия. реактивного момента или расширитель вращают ротором еВ результате сложного движения долот, вращения вокруг собственных 15 осей вместе с валом турбобура, вращения вокруг оси расширителя (от реактивного момента или ротора) и осевого выдвижения вместе с турбобурами на забое ниже торца оболочки 6 начи- р 0 нает образовываться кольцевая выемка-уширение (осевую подачу расшири 1 теля в это время не производят). Диаметр калиброванного отверстия 8 втулки 7 (от него зависит скорость выдвижения турбобуров) и частота вращения расширителя подбираются так, чтобы была обеспечена максимальная производительность бурения. Величину возможного осевого выдвижения турбо- З 0 буров определяют в зависимости от необходимого диаметра уширения.После образования кольцевой выемки выключают подачу рабочей жидкости. 778 4Под действием пружины 9 турбобурывозвращаются в исходное положение, Возвратить турбобуры в исходное положение без использования устройствавозврата турбобуров (пружины) засчет только осевой нагрузки на забойнельзя, так как турбобуры расположе"ны наклонно, а без возврата турбо-,буров в исходное положение бур невозможно извлечь из скважины.Далее расширитель опускают на величину длины образованного уширенияи описанный процесс бурения повторяют до получения уширения необходимойдлины, после чего в образованную по- .лость осаживают колонну-оболочку.(небольшой козырек породы под торцомколонны-оболочки легко ломается).Таким образом, применение реактивно-турбинного расширителя, имеющегоустройство возврата турбобуров в исходное положение и перекрещивающееположение осей турбобуров, позволяетповысить эффективность расширения.Установка турбобуров так, что ихоси перекрещиваются, позволяет установить их в скважине под большим углом к оси расширителя, что увеличивает диаметр уширения при определенной величине перемещения турбобуровили при неизменном диаметре, а также уменьшить величину осевого перемещения, что упрощает конструкциюустройства для осевого перемещения, 1114778, Буги орре каз 6747/21 комитета СССРи открытийущская наб., д Подписно. Ужгород,Тираж 564 НИИПИ Государственного по делам изобретений 13035, Москва, Ж, Р