СКВАЖИННЫЙ РАСШИРИТЕЛЬ Российский патент 2003 года по МПК E21B7/28 

Изобретение относится к области буровой техники, в частности к устройствам, обеспечивающим расширение ствола скважины в заданном интервале.

Известен расширитель [1] , содержащий корпус, плунжер - шпиндель с породоразрушающими органами, ограничитель хода со срезанными штифтами, а также стабилизаторы.

Недостатком такого расширителя является наличие срезных элементов, свидетельствующих об одноразовой работе, кроме того, расширитель может быть использован только для расширения пробуренной скважины.

Известен также расширитель [2], содержащий корпус с продольными пазами, в которых размещены лопасти с породоразрушающими органами, привод лопастей осуществляется через пазы в корпусе подпружиненным поршнем, причем продольные пазы выполнены под углом к оси корпуса, а лопасти жестко связаны радиальными осями.

Известный расширитель может быть использован только при незначительных диаметрах расширения и только в уже пробуренных скважинах.

Кроме того, известен расширитель [3], включающий штангу, полый корпус, породоразрушающие органы, шарнирно установленные в боковых пазах корпуса и подпружиненный шток с поршнем, связанный с породоразрушающими органами, причем шток имеет верхнее расположение относительно поршня.

Недостатком этого расширителя является ограниченная область использования.

Наиболее близким является скважинный расширитель [4], включающий полый корпус с боковыми пазами и породоразрушающими органами, пилот-долото, полые поршень и шток.

Конструктивное исполнение расширителя позволяет упростить процессы вскрытия и расширения ствола скважины в зоне продуктивного пласта с исключением спуско-подъемных операций для предварительного бурения пилот-скважины, однако, известный скважинный расширитель не обеспечивает одновременное бурение с расширением ствола скважины, кроме того, передача крутящего момента и осевого давления на пилот-долото через шток ведет к повышенным динамическим нагрузкам и снижению надежности расширителя.

Задачей настоящего изобретения является повышение эффективности и расширения области использования скважинного расширителя.

Поставленная задача решается описываемым скважинным расширителем, включающим пилот-долото, корпус с полыми поршнем и нижним штоком, сообщенным с бурильными трубами, размещенные в боковых пазах корпуса породоразрушающие органы с направляющими, средства связи породоразрушающих органов со штоком, согласно изобретению, полый поршень выполнен с верхним полым штоком, сообщенным с бурильными трубами и соединенным с породоразрушающими органами, также он снабжен стабилизатором, выполненным подвижным и снабженным породоразрушающими органами, перепускным клапаном, установленным внутри корпуса под полым поршнем и соединенным толкателями, установленными в прорезях корпуса, со стабилизатором, а нижний шток установлен подвижно в перепускном клапане и выполнен с верхними и нижними продольными перепускными и боковыми каналами, центральными верхним и нижним промывочными каналами, сообщенными через боковые, верхние и нижние продольные перепускные каналы и внутреннюю перепускную полость и снабжен упором в нижней части. Причем, перепускной клапан выполнен в виде двух кольцевых поршней с внутренней перепускной полостью и подпружинен с двух сторон, под поршнем и над упором штока. Кроме того, направляющие и опоры породоразрушающих органов выполнены по радиусной кривой. Так же средство связи породоразрушающих органов с верхним полым штоком выполнено в виде установленных на нем толкателей с ползунами, которые шарнирно связанным с опорами, размещенными в направляющих.

Сущность изобретения пояснена чертежом. Скважинный расширитель включает пилот-долото 1, стабилизатор 2, корпус расширителя 3 с боковыми пазами 4 и размещенные в них породоразрушающими органами 5. В корпусе 3 установлен полый поршень 6 с верхним 7 и нижним 8 полыми штоками.

Верхний полый шток 7 сообщен с бурильными трубами.

В корпусе 3 на нижний полый шток 8 установлен перепускной клапан 9, связанный толкателями 10, размещенными в боковых прорезях корпуса 3 с муфтой 11 стабилизатора 2. Стабилизатор 2 снабжен породоразрушающими органами 12. Перепускной клапан 9 выполнен в виде двух кольцевых поршней 13 с внутренней перепускной полостью 14. Направляющие 15 и опоры 16 породоразрушающих органов 5 выполнены по радиусной кривой. Нижний полый шток 8 выполнен с верхними 17 и нижними 18 продольными перепускными, нижним 19 и верхним 20 центральными промывочными и боковыми 21 каналами и снабжен упором 22. Перепускной клапан 9 подпружинен с двух сторон верхней и нижней пружинами 23. Средство связи породоразрушающих органов с верхним полым штоком 7 выполнено в виде установленных на нем толкателей 24 с ползунами 25, шарнирно соединенными с опорами 16. Ограничение диаметра расширения ствола скважины устанавливается упорами 26. Породоразрушающие органы 5 и 12 подбираются в зависимости от крепости бурильных пород.

Работа скважинного расширителя заключается в следующем.

При бурении скважины с поинтервальным расширением ствола скважины, включают вращение бурового инструмента и производят забурку расширителя, при котором стабилизатор 2 с муфтой 11 за счет опоры на забой породоразрушающими органами 12 переместится в верхнее положение и поднимет толкателями 10 перепускной клапан 9 в верхнее положение, при этом верхний центральный промывочный канал 20 через боковые 21 и верхние 17 и нижние 18 продольные каналы и внутреннюю перепускную полость 14 сообщится с нижним центральным промывочным каналом 19. После забуривания включают подачу промывочной жидкости и производят бурение скважины основного диаметра до интервала расширения.

Для осуществления расширения ствола скважины выключают промывку и приподнимают расширитель с забоя, при этом перепускной клапан 9 за счет верхней пружины 23 и под действием веса стабилизатора 2 перемещается в нижнее положение, когда промывочные каналы перекрыты.

В этом положении включается промывка и вращение бурового инструмента без подачи на забой.

Промывочная жидкость через боковые каналы 21 подается под полый поршень 6, который перемещается в верхнее положение. При этом верхний полый шток 7 толкателями 24 и ползунами 25 перемещает опоры 16 в направляющих 15 и породоразрушающие органы 5 постепенно выдвигаются из боковых пазов 4 корпуса 3.

Вращение бурового инструмента без осевой подачи продолжается до частичного или полного восстановления циркуляции промывочной жидкости, когда поршень с верхним 7 и нижним 8 полыми штоками займут такое положение, при котором нижние продольные каналы 18 окажутся над перепускным клапаном 9.

Дальнейшее расширение ствола скважины за счет выдвижения породоразрушающих органов 5 до необходимого диаметра возможно также с одновременной осевой подачей бурового инструмента на забой и дальнейшим бурением с одновременным расширением ствола скважины, при этом перепускной клапан 9 на нижнем полом штоке 8 займет верхнее положение в корпусе 3 за счет нижней пружины 23 и перемещения стабилизатора 2 в верхнее положение без нарушения циркуляции промывочной жидкости.

При необходимости бурения без расширения выключают подачу промывочной жидкости, и буровой инструмент приподнимают с забоя.

В это время породоразрушающие органы 5, за счет нижних пружин 23 и веса всех приподнятых частей. Займут первоначальное задвинутое в пазы 4 положение. Дальнейшее бурение скважины основного диаметра продолжают подачей инструмента на забой и включения промывки, как приводилось выше. Для изменения диаметра расширения используются выдвижные упоры 26.

Практический диапазон расширения ствола скважин в зависимости от области использования возможен в пределах от диаметров расширения для калибровки и до полного расширения при сооружении скважины с гравийными фильтрами или ремонте, реконструкции скважин с установкой гравийных фильтров в продуктивных пластах в различных породах, в том числе и крепких.

При глубоком бурении в твердых породах с прослойками глинистых пучащихся пород использование данного изобретения для бурения с одновременным расширением ствола с глинистыми прослойками позволит сократить количество обсадных колон.

Источники информации
1. Патент РФ 2070956, МКИ 6 Е 21 В, 7/28, 27.12.1996.

2. Патент РФ 2164285, МКИ 7 Е 21 В 17/10, 7/28, 20.03.2001.

3. Авторское свидетельство СССР 1500752, МКИ 4 Е 21 В 7/28, 15.08.89.

4. Авторское свидетельство СССР 1808957, МКИ 5 Е 21 В 7/28, 15.04.93.

Изобретение относится к области буровой техники, а именно к устройствам, обеспечивающим расширение ствола скважины в заданном интервале. Скважинный расширитель содержит пилот-долото, стабилизатор, корпус с полыми поршнем и верхним и нижним штоками, породоразрушающие органы, установленные в боковых пазах корпуса. Расширитель снабжен перепускным клапаном, установленным внутри корпуса и соединенным толкателями со стабилизатором. Стабилизатор выполнен подвижным и снабжен породоразрушающими органами. В нижнем штоке выполнены верхние и нижние продольные перепускные, боковые и верхний и нижний центральные промывочные каналы. Нижний шток установлен подвижно в перепускном клапане. Изобретение обеспечивает повышение эффективности и расширение области использования скважинного расширителя. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Скважинный расширитель, включающий пилот-долото, корпус с полыми поршнем и нижним штоком, сообщенным с бурильными трубами, размещенные в боковых пазах корпуса породоразрушающие органы с направляющими, средства связи породоразрушающих органов со штоком, отличающийся тем, что полый поршень выполнен с верхним полым штоком, сообщенным с бурильными трубами и соединенным с породоразрушающими органами, также он снабжен стабилизатором, выполненным подвижным и снабженным породоразрушающими органами, перепускным клапаном, установленным внутри корпуса под полым поршнем и соединенным толкателями, установленными в прорезях корпуса, со стабилизатором, а нижний шток установлен подвижно в перепускном клапане и выполнен с верхними и нижними продольными перепускными и боковыми каналами, центральными верхним и нижним промывочными каналами, сообщенными через боковые, верхние и нижние продольные перепускные каналы и внутреннюю перепускную полость и снабжен упором в нижней части. 2. Скважинный расширитель по п.1, отличающийся тем, что перепускной клапан выполнен в виде двух кольцевых поршней с внутренней перепускной полостью и подпружинен с двух сторон под поршнем и над упором штока. 3. Скважинный расширитель по п.1, отличающийся тем, что направляющая и опоры породоразрушающих органов выполнены по радиусной кривой. 4. Скважинный расширитель по п.1, отличающийся тем, что средство связи породоразрушающих органов с верхним полым штоком выполнено в виде установленных на нем толкателей с ползунами, которые шарнирно связаны с опорами, размещенными в направляющих.