ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ ПРОРАБАТЫВАЮЩИЙ БАШМАК (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2023 года по МПК E21B7/20 E21B17/14 

Изобретение относится к области строительства скважин и предназначено для оборудования низа обсадной колонны с целью направления ее по стволу скважины с возможностью проработки нестабильных участков ствола с зонами осыпаний и обвалов горных пород и дальнейшего разбуривания породоразрушающим инструментом после цементирования.

Известен башмак с силовым приводом, содержащий муфту, корпус, внутри которого расположены статор с ротором и подшипники и который соединен с муфтой, наконечник со сквозными отверстиями и клапан, установленный с возможностью обеспечения открытия канала перетока (патент РФ № 170535, Е21В 17/14, оп 27.04.2017 г.).

Известен башмак с силовым приводом, выполненный из легкоразбуриваемых материалов оснащенный системой автозаполнения внутренней полости колонны обсадных труб промывочной жидкостью, режущая структура снабжена PDC резцами и шпинделем, профиль сердечника которого выполнен с внутренним конусом, повторяющим профиль PDC долот, и по вылету не превышает высоту лопастей наконечника шпинделя; механизм для цементирования скважины расположен в верхней части устройства и содержит переводник с цементировочной разрывной предохранительной диафрагмой; механизм фиксации внутренних частей от проворота расположен в нижней части устройства (патент РФ № 2 711 171, Е21В 17/14, оп 15.01.2020 г.).

Недостатком данных технических решений является то, что они относятся к механизмам объемного (гидростатического) действия и имеют низкую частоту вращения (до 200 об/мин), чего недостаточно для полноценной проработки осложненных участков, особенно в скважинах с поглощениями, сложную конструкцию рабочей пары (по принципу винтового забойного двигателя) и неполнопроходную шпиндельную секцию, что значительно увеличивает время разбуривания башмака.

Известен принятый в качестве ближайшего аналога колонный башмак с гидравлическим приводом, содержащий корпус и соосно закрепленный на его нижнем торце с возможностью вращения хвостовик, корпус представляет собой цилиндрический стакан, в боковой стенке которого на сопряжении с внутренней поверхностью дна с равным шагом по окружности выполнены спиральные каналы, угол входа которых относительно вертикальной оси не превышает угла выхода, при этом выходные отверстия каналов ориентированы по касательной к боковой поверхности корпуса, хвостовик содержит внутреннюю кольцевую полость, сопряженную с поверхностью корпуса в месте расположения выходных отверстий спиральных каналов, в которой установлена вертикальная турбина ковшового типа (патент РФ № 2 746 181, Е21В 17/14, оп 08.04.2021 г.).

Недостатки данного технического заключаются в следующем.

Во-первых, приводом башмака является вертикальная турбина ковшового типа, у которой регулирование мощностных параметров башмака (крутящий момент, перепад давления и обороты) ограничены только геометрией самой турбины, нет возможности регулировать мощностные параметры за счёт установки пакета турбин.

Во-вторых, спиральные каналы подвержены засорению вследствие попадания крупной фракции бурового шлама и/или инородных предметов и невозможности производить спуск с дальнейшей работой башмака.

В-третьих, вращение на прорабатывающий нос передается через корпус башмака, что негативно влияет на эффективность и качество проработки ствола скважины. При спуске башмака в наклонных и горизонтальных участках обороты и момент теряются на преодоление сил трения корпуса о стенки скважины.

В-четвертых, нос башмака не оснащён режущими PDC резцами, а лопасти не армированы твердосплавным покрытием, что также негативно влияет на качество проработки.

В-пятых, шпиндельная секция башмака выполнена в неполнопроходном варианте, т.е. требует разбуривания, что кратно увеличивает время разбуривания башмака за счёт вращения долота на шпиндельной секции.

Задачами заявляемого изобретения является повышение надежности и эффективности работы башмаков с силовым приводом, сокращение сроков строительства скважин.

Техническими результатами являются создание надежных конструкций гидравлических прорабатывающих башмаков, обеспечивающих проработку осложненных интервалов открытого ствола (осыпи, уступы) при спуске колонны с высокой эффективностью за счёт большего крутящего момента и оборотов и вращения только носа с минимальными потерями момента и оборотов за счёт исключения вращения корпуса, а также сокращение времени разбуривания башмака за счет полнопроходного исполнения рабочей и шпиндельной секции, кроме того, в башмаке предусмотрена разрывная предохранительная мембрана, которая исключает риски закупорки рабочей секции и потери циркуляции при цементировании колонны.

Технический результат по первому варианту достигается гидравлическим прорабатывающим башмаком, содержащим переводник, дополнительный переводник с разрывной предохранительной мембраной, соединенный с корпусом статоров, который связан с корпусом шпинделя, на котором зафиксированы статоры, вал статоров, на котором зафиксированы роторы при помощи верхней опоры, вал роторов, сочлененный посредством вала шпинделя с прорабатывающим носом, храповый механизм, расположенный между корпусом шпинделя и валом статоров, и нижнюю опору, размещенную между валом шпинделя и корпусом шпинделя, статоры и роторы образуют пакет разбуриваемых турбин, расположенных на валу статора, выполненного с возможностью передачи вращения на прорабатывающий нос, оснащенный, по меньшей мере, одной армированной лопастью и выполненный с возможностью вращения в правую сторону, причем прорабатывающий нос содержит, по меньшей мере, одно сквозное отверстие, корпус шпинделя, нижняя опора и вал шпинделя образуют шпиндельную секцию, выполненную полнопроходной и включающей храповый механизм, выполненный с возможностью предотвращения вращения прорабатывающего носа при вращении колонны, при этом пакет разбуриваемых турбин с валом статора образуют рабочую секцию, а верхняя опора выполнена с внутренними полостями и размещена над рабочей секцией.

Целесообразно выполнить лопасть с износостойким твердосплавным покрытием.

Целесообразно выполнить лопасть армированной карбид-вольфрамовыми вставками или PDC-резцами.

Технический результат по второму варианту достигается гидравлическим прорабатывающим башмаком, содержащим переводник, дополнительный переводник с разрывной предохранительной мембраной, соединенный с корпусом статоров, который связан с корпусом шпинделя, на котором зафиксированы статоры, роторы, зафиксированные при помощи верхней опоры и дополнительного переводника на корпусе роторов, который сочленен посредством вала шпинделя с прорабатывающим носом, храповый механизм, расположенный между дополнительным переводником и валом опоры, соединенным с корпусом роторов, и нижнюю опору, размещенную между валом шпинделя и корпусом шпинделя, при этом статоры и роторы образуют пакет разбуриваемых турбин, расположенных на корпусе роторов, который выполнен с возможностью передачи вращения на прорабатывающий нос, оснащенный, по меньшей мере, одной армированной лопастью и выполненный с возможностью вращения в правую сторону, причем прорабатывающий нос содержит, по меньшей мере, одно сквозное отверстие, при этом пакет разбуриваемых турбин с корпусом роторов образуют рабочую секцию, над которой размещена верхняя опора, храповый механизм выполнен с возможностью предотвращения вращения прорабатывающего носа при вращении колонны, вал опоры выполнен с внутренними полостями, а внутренняя конструкция прорабатывающего носа выполнена полнопроходной.

Целесообразно выполнить лопасть с износостойким твердосплавным покрытием.

Целесообразно выполнить лопасть армированной карбид-вольфрамовыми вставками или PDC-резцами.

Технический результат по третьему варианту достигается гидравлическим прорабатывающим башмаком, содержащим переводник, дополнительный переводник с разрывной предохранительной мембраной, соединенный с корпусом статоров, который связан с корпусом шпинделя, на котором зафиксированы статоры, вал статоров, на котором зафиксированы роторы при помощи верхней опоры, вал роторов, сочлененный посредством вала шпинделя с прорабатывающим носом, храповый механизм, расположенный между корпусом шпинделя и валом статоров, и нижнюю опору, размещенную между валом шпинделя и корпусом шпинделя, при этом статоры и роторы образуют пакет разбуриваемых турбин, расположенных на валу статора, выполненного с возможностью передачи вращения на прорабатывающий нос, оснащенный, по меньшей мере, одной армированной лопастью и выполненный с возможностью вращения в левую сторону, причем прорабатывающий нос содержит, по меньшей мере, одно сквозное отверстие, корпус шпинделя, нижняя опора и вал шпинделя образуют шпиндельную секцию, выполненную полнопроходной и включающей храповый механизм, выполненный с возможностью предотвращения вращения прорабатывающего носа и рабочей секции при разбуривании устройства, при этом пакет разбуриваемых турбин с валом статора образуют рабочую секцию, верхняя опора выполнена с внутренними полостями и размещена над рабочей секцией, а внутренняя конструкция прорабатывающего носа выполнена полнопроходной.

Целесообразно выполнить лопасть с износостойким твердосплавным покрытием.

Целесообразно выполнить лопасть армированной карбид-вольфрамовыми вставками или PDC-резцами.

Изобретение иллюстрируется чертежами, где на фиг. 1 изображено осевое вертикальное сечение устройства с разбуриваемой рабочей и полнопроходной шпиндельной секцией с храповым механизмом от проворота при вращении колонны, на фиг. 2 – вид А, на фиг. 3 – осевое вертикальное сечение устройства с полнопроходной рабочей и шпиндельной секцией с храповым механизмом от проворота при вращении колонны, на фиг. 4 – вид Б, на фиг. 5 – вид В, на фиг. 6 – прорабатывающий нос устройства с полнопроходной рабочей и шпиндельной секцией с храповым механизмом от проворота при вращении колонны, на фиг. 7 – осевое вертикальное сечение прорабатывающего башмака с разбуриваемой рабочей и полнопроходной шпиндельной секцией с храповым механизмом при разбуривании башмака, на фиг. 8 – вид Г.

Гидравлический прорабатывающий башмак по первому варианту содержит переводник 1 для присоединения к обсадной колонне, который через дополнительный переводник 2 соединяется с корпусом статоров 6 при помощи резьбового соединения. В дополнительный переводник 2 устанавливается разрывная мембрана 3, предназначенная для обеспечения возобновления циркуляции рабочей жидкости через устройство. Корпус шпинделя 10 соединяется при помощи резьбового соединения с корпусом статоров 6. Статоры 8 собираются с роторами 9, причем статоры 8 фиксируются например, сваркой, штифтами или шлицевым соединением с корпусом шпинделя 10 и остаются неподвижными относительно корпуса статоров 6. Роторы 9 устанавливаются на вал роторов 7 и фиксируются при помощи верхней опоры 5 с внутренними полостями, через которые жидкость попадает в пакет разбуриваемых турбин, расположенных на валу роторов 7, и гайки 4. Статоры 8 и роторы 9 образуют пакет разбуриваемых турбин, которые вместе с валом роторов 7 образуют рабочую секцию. Роторы 9 имеют свободное вращение относительно статоров 8. Вал роторов 7 соединяется с прорабатывающим носом 14 через вал шпинделя 11 при помощи резьбового соединения. В прорабатывающем носу 14 выполнено, по меньшей мере, одно или несколько сквозных отверстий (преимущественно семь), через которое промывочная жидкость поступает в ствол скважины, дополнительно промывая его и очищая от остатков породы и шлама. Между валом шпинделя 11 и корпусом шпинделя 10 устанавливается нижняя опора 15, которая может быть выполнена в виде упорных подшипников (одного или нескольких) или PDC опоры (подшипник), а между корпусом шпинделя 10 и валом роторов 7 устанавливается храповый механизм 12, предотвращающий вращение прорабатывающего носа 14 при вращении колонны. Шпиндельная секция образована корпусом шпинделя 10, нижней опорой 15 и валом шпинделя 11, выполнена полнопроходной и включает храповый механизм 12. Прорабатывающий нос 14 имеет, по меньшей мере, одну или несколько лопастей 16, преимущественно шесть, армированных, например, PDC резцами 13 или армированным вооружением (карбид-вольфрамовыми вставками). Также лопасть 16 может иметь износостойкое твердосплавное покрытие. Прорабатывающий нос 14 выполнен с возможностью вращения в правую сторону за счет того, что пакет турбин выполнен в правостороннем исполнении.

Гидравлический прорабатывающий башмак по второму варианту содержит переводник 17 для присоединения к обсадной колонне, который через дополнительный переводник 18 соединяется с корпусом статоров 19 при помощи резьбового соединения. В дополнительный переводник 18 устанавливается разрывная мембрана 25, предназначенная для обеспечения возобновления циркуляции рабочей жидкости через устройство. Корпус шпинделя 22 соединяется с корпусом статоров 19. Статоры 29 собираются с роторами 30, причем статоры 29 фиксируются, например, сваркой, штифтами или шлицевым соединением с корпусом шпинделя 22 и остаются неподвижными относительно корпуса статоров 19. Статоры 29 и роторы 30 образуют пакет полнопроходных (не требующих разбуривания) турбин, расположенных на корпусе роторов 20. Пакет полнопроходных (не требующих разбуривания) турбин с корпусом роторов 20 образуют рабочую секцию. Роторы 30 устанавливаются на корпус роторов 20 и фиксируются при помощи верхней опоры 27 и дополнительного переводника 18. Вал опоры 26 с внутренними полостями, через которые жидкость попадает в пакет турбин, соединяется с корпусом роторов 20 при помощи резьбового соединения. Между валом опоры 26 и дополнительным переводником 18 устанавливается храповый механизм 28, предотвращающий вращение прорабатывающего носа 23 при вращении колонны. В прорабатывающем носу 23 выполнено, по меньшей мере, одно или несколько сквозных отверстий (преимущественно семь), через которое промывочная жидкость поступает в ствол скважины, дополнительно промывая его и очищая от остатков породы и шлама. Корпус роторов 20 соединяется с прорабатывающим носом 23 через вал шпинделя 21. Между валом шпинделя 21 и корпусом шпинделя 22 устанавливается нижняя опора 31, которая может быть выполнена в виде упорных подшипников (одного или нескольких) или PDC опоры. Прорабатывающий нос 23 имеет, по меньшей мере, одну или несколько лопастей 32, преимущественно шесть, армированных, например, PDC резцами 24 или армированным вооружением (карбид-вольфрамовыми вставками). Также лопасть 32 может иметь износостойкое твердосплавное покрытие. Внутренняя полость прорабатывающего носа 23 выполнена полнопроходной. Прорабатывающий нос 23 выполнен с возможностью вращения в правую сторону за счет того, что пакет турбин выполнен в правостороннем исполнении.

Прорабатывающий башмак по третьему варианту содержит переводник 33 для присоединения к обсадной колонне, который через переводник 34, соединяется с корпусом статоров 38 при помощи резьбового соединения, в переводник 34 устанавливается разрывная мембрана 35. Корпус шпинделя 42 соединяется с корпусом статоров 38. Статоры 40 собираются с роторами 41, причем статоры 40 фиксируются, например, сваркой, штифтами или шлицевым соединением с корпусом шпинделя 42 и остаются неподвижными относительно корпуса статоров 38. Статоры 40 и роторы 41 образуют пакет разбуриваемых турбин, расположенных на валу роторов 39, и являются рабочей секцией. Роторы 41 устанавливаются на вал роторов 39 и фиксируются при помощи верхней опоры 37 с внутренними полостями, через которые жидкость попадает в пакет разбуриваемых турбин, расположенных на валу роторов 39, и гайки 36. Роторы 41 имеют свободное вращение относительно статоров 40. Вал роторов 39 соединяется с прорабатывающим носом 46 через вал шпинделя 43 при помощи резьбового соединения. Между валом шпинделя 43 и корпусом шпинделя 42 устанавливается нижняя опора 47, которая может быть выполнена в виде упорных подшипников (одного или нескольких) или PDC опоры, а между корпусом шпинделя 42 и валом шпинделя 43 устанавливается храповый механизм 44, предотвращающий вращение прорабатывающего носа 46 и рабочей секции при разбуривании устройства. Внутренняя конструкция прорабатывающего носа 46 выполнена полнопроходной. В прорабатывающем носу 46 выполнено, по меньшей мере, одно или несколько сквозных отверстий (преимущественно семь), через которое промывочная жидкость поступает в ствол скважины, дополнительно промывая его и очищая от остатков породы и шлама. Шпиндельная секция состоит из корпуса шпинделя 42, нижней опоры 47 и вала шпинделя 43, выполнена полнопроходной и включает храповый механизм 44. Прорабатывающий нос 46 имеет, по меньшей мере, одну или несколько лопастей 48, преимущественно шесть, армированных, например, PDC резцами 45 или армированным вооружением (карбид-вольфрамовыми вставками). Также лопасть 48 может иметь износостойкое твердосплавное покрытие. Прорабатывающий нос 46 выполнен с возможностью вращения в левую сторону за счет того, что пакет турбин выполнен в левостороннем исполнении.

Заявляемое устройство по первому варианту работает следующим образом.

Верхнюю часть переводника 1 устройства присоединяют к нижнему концу колонны обсадных труб, после чего начинают спуск колонны в скважину. В процессе спуска обсадной колонны с предлагаемым устройством в скважину, в случае возникновения препятствий через внутреннее пространство колонны внутрь переводника 1, дополнительного переводника 2 и корпуса статоров 6 подается поток промывочной жидкости, направление которого изначально строго вертикально-осевое.

Попадая на расположенный на внутренней поверхности верхней опоры 5 с внутренними полостями через гайку 4, жидкость отклоняется от вертикали и попадает в расположенный на валу роторов 7 пакет турбин, состоящий из статоров 8 и роторов 9, раскручивает роторы 9, передавая вращение на вал роторов 7. Статоры 8 и роторы 9 выполнены в правом исполнении и обеспечивают вращение прорабатывающего носа 14 в правую сторону.

Вращаясь, вал роторов 7 передает вращение на вал шпинделя 11, который соединен с прорабатывающим носом 14. Свободное вращение вала шпинделя 11 относительно корпуса шпинделя 10 обеспечивается за счёт нижней опоры 15. Прорабатывающий нос 14, вращаясь, прорабатывает ствол скважины, устраняя возникшее препятствие режущими PDC-резцами 13, расположенными на армированных лопастях 16. В прорабатывающем носу 14 через сквозные отверстия промывочная жидкость поступает в ствол скважины, дополнительно промывая его и очищая от остатков породы и шлама.

Между корпусом шпинделя 10 и валом шпинделя 11 устанавливается храповый механизм 12, который предотвращает проворачивание прорабатывающего носа 14 при вращении обсадной колонны, если это потребуется.

Гайка 4, верхняя опора 5, вал роторов 7, статоры 9 и роторы 8, прорабатывающий нос 14 выполняются из легкоразбуриваемых материалов, благодаря чему данное устройство можно разбуривать стандартными PDC долотами и рабочей (боевой) КНБК.

В дополнительном переводнике 2 предусмотрена разрывная мембрана 3, предназначенная для обеспечения возобновления циркуляции рабочей жидкости через устройство при заданном давлении срабатывания в случае засорения, например, в виде попадания крупной фракции бурового шлама или инородных предметов во внутренние полости в верхней опоре 5, статоров 9 и роторов 8. Давление срабатывания зависит от геометрических размеров, например, разрывной предохранительной мембраны 3, которые определяют исходя из заданных режимов работы башмака.

Заявляемое устройство по второму варианту работает следующим образом.

Верхнюю часть переводника 17 башмака присоединяют к нижнему концу колонны обсадных труб, после чего начинают спуск колонны в скважину. В процессе спуска обсадной колонны с прорабатывающим башмаком в скважину, в случае возникновения препятствий через внутреннее пространство колонны внутрь переводника 17, дополнительного переводника 18 и корпуса статоров 19 подается поток промывочной жидкости, направление которого изначально строго вертикально-осевое.

Попадая на расположенный на внутренней поверхности вала опоры 26 с внутренними полостями, жидкость отклоняется от вертикали и попадает в расположенный на корпусе роторов 20 пакет турбин, состоящий из статоров 29 и роторов 30, раскручивает роторы 30, передавая вращение на корпус роторов 20.

Вращаясь, корпус роторов 20 передает вращение на вал шпинделя 21, который соединен с прорабатывающим носом 23. Свободное вращение вала шпинделя 21 относительно корпуса шпинделя 22 обеспечивается за счёт нижней опоры 31. Прорабатывающий нос 23, вращаясь, прорабатывает ствол скважины, устраняя возникшее препятствие режущими PDC-резцами 24, расположенными на армированных лопастях 32. В прорабатывающем носу 23 через сквозные отверстия промывочная жидкость поступает в ствол скважины, дополнительно промывая его и очищая от остатков породы и шлама.

Между валом опоры 26 и дополнительным переводником 18 устанавливается храповый механизм 28, который предотвращает проворачивание прорабатывающего носа 23 при вращении обсадной колонны, если это потребуется.

Вал опоры 26, прорабатывающий нос 23 выполняются из легкоразбуриваемых материалов, благодаря чему данное устройство можно разбуривать стандартными PDC долотами и рабочей (боевой) КНБК.

В дополнительном переводнике 18 предусмотрена разрывная мембрана 25, предназначенная для обеспечения возобновления циркуляции рабочей жидкости через башмак при заданном давлении срабатывания в случае засорения, например, в виде попадания крупной фракции бурового шлама или инородных предметов во внутренние полости в валу опоры 26, статоров 29 и роторов 30. Давление срабатывания зависит от геометрических размеров, например, разрывной предохранительной мембраны 25, которые определяют исходя из заданных режимов работы башмака.

Заявляемое устройство по третьему варианту работает следующим образом.

Верхнюю часть переводника 33 устройства присоединяют к нижнему концу колонны обсадных труб, после чего начинают спуск колонны в скважину. В процессе спуска обсадной колонны с прорабатывающим носом 46 в скважину, в случае возникновения препятствий, через внутреннее пространство колонны внутрь переводника 33, дополнительного переводника 34 и корпуса статоров 38 башмака подается поток промывочной жидкости, направление которого изначально строго вертикально-осевое.

Попадая на расположенный на внутренней поверхности верхней опоры 37 с внутренними полостями через гайку 36, жидкость отклоняется от вертикали и попадает в расположенный на валу статоров 39 пакет турбин, состоящий из статоров 41 и роторов 40, раскручивает роторы 40, передавая вращение на вал роторов 39. Статоры 39 и роторы 40 выполнены в левом исполнении и обеспечивают вращение прорабатывающего носа 46 в левую сторону.

Вращаясь, вал статоров 39 передает вращение на вал шпинделя 43, который соединен с прорабатывающим носом 46. Свободное вращение вала шпинделя 43 относительно корпуса шпинделя 42 обеспечивается за счёт нижней опоры 47. Прорабатывающий нос 46, вращаясь, прорабатывает ствол скважины, устраняя возникшее препятствие режущими PDC-резцами 45, расположенными на армированных лопастях 48. В прорабатывающем носу 46 через сквозные отверстия промывочная жидкость поступает в ствол скважины, дополнительно промывая его и очищая от остатков породы и шлама.

Между корпусом шпинделя 42 и валом шпинделя 43 устанавливается храповый механизм 44, который предотвращает вращение прорабатывающего носа 46 при разбуривании башмака.

Гайка 36, верхняя опора 37, вал статоров 39, статоры 40 и роторы 41, прорабатывающий нос 46 выполняются из легкоразбуриваемых материалов, благодаря чему, данное устройство можно разбуривать стандартными PDC долотами и рабочей (боевой) КНБК.

В дополнительном переводнике 34 предусмотрена разрывная мембрана 35, предназначенная для обеспечения возобновления циркуляции рабочей жидкости через башмак при заданном давлении срабатывания в случае засорения, например, в виде попадания крупной фракции бурового шлама или инородных предметов во внутренние полости в верхней опоре 37, статоров 40 и роторов 41. Давление срабатывания зависит от геометрических размеров, например, разрывной предохранительной мембраны 35, которые определяют исходя из заданных режимов работы башмака.

Предлагаемые варианты устройства значительно упрощают спуск обсадной колонны, повышают качество проводимых операций, сокращают время строительства скважины за счет возможности исключения дополнительной операции шаблонировки ствола скважины долотом. А широкая вариативность технических характеристик позволяет использовать устройство с любыми требуемыми типоразмерами обсадных колонн.

Гидравлический прорабатывающий башмак по первому варианту выполнен из легкоразбуриваемых деталей, что позволяет использовать стандартный породоразрушающий инструмент для разбуривания башмака и бурения последующих колонн, оснащен режущей структурой и разрывной предохранительной мембраной для цементирования скважины и фиксации носа от проворота при необходимости вращения колонны. Рабочая секция башмака выполнена из легкоразбуриваемых турбин (ротор и статор) и вала. Изменением количества секций можно изменять гидравлические характеристики башмака. Например, при увеличении количества турбин можно добиться повышения крутящего момента и оборотов башмака. Жидкость, проходя через турбины рабочей секции, передает вращательное движение прорабатывающему носу. Ротор и статор обеспечивают вращение прорабатывающего носа в правую сторону. Шпиндельная секция, состоящая из корпуса шпинделя, опоры нижней и вала шпинделя, выполнена в полнопроходном варианте исполнения и не требует разбуривания долотом, что значительно сокращает время разбуривания башмака. Лопасть прорабатывающего носа башмака армируется твердосплавной наплавкой, а также оснащается PDC резцами, при этом наконечник носа (разбуриваемая часть) выполнен из легкоразбуриваемого материала, наплавленная и оснащенная PDC резцами часть носа выполнена в полнопроходном варианте и не требует разбуривания долотом. Механизм для цементирования скважины расположен в верхней части устройства и содержит переводник с цементировочной разрывной предохранительной мембраной. В верхней части устройства расположен переводник с разрывной предохранительной мембраной, предназначенной для обеспечения возобновления циркуляции рабочей жидкости через башмак при заданном давлении срабатывания в случае засорения, например, в виде попадания крупной фракции бурового шлама или инородных предметов во внутренние полости башмака. Механизм фиксации внутренних частей от проворота носа при вращении обсадной колонны расположен в нижней части устройства.

Гидравлический прорабатывающий башмак по второму варианту выполнен из легкоразбуриваемых деталей, что позволяет использовать стандартный породоразрушающий инструмент для разбуривания башмака и бурения последующих колонн, оснащен режущей структурой и разрывной предохранительной мембраной для цементирования скважины и фиксации носа от проворота при необходимости вращения колонны. Рабочая секция башмака выполнена в полнопроходном варианте из турбин (ротор и статор) и вала и не требует разбуривания долотом. Изменением количества секций можно изменять гидравлические характеристики башмака. Например, при увеличении количества турбин, можно добиться повышения крутящего момента и оборотов башмака. Жидкость, проходя через турбины рабочей секции, передает вращательное движение прорабатывающему носу. Ротор и статор обеспечивают вращение носа башмака в правую сторону. Шпиндельная секция, состоящая из вала шпинделя, опоры нижней и корпуса шпинделя, также выполнена в полнопроходном варианте исполнения и не требует разбуривания долотом, что значительно сокращает время разбуривания башмака. Прорабатывающий нос башмака армируется твердосплавной наплавкой, а также оснащается PDC резцами, при этом наконечник носа (разбуриваемая часть) выполнен из легкоразбуриваемого материала, наплавленная и оснащенная PDC резцами часть носа выполнена в полнопроходном варианте и не требует разбуривания долотом. В верхней части устройства расположен переводник с разрывной предохранительной мембраной, предназначенной для обеспечения возобновления циркуляции рабочей жидкости через башмак при заданном давлении срабатывания в случае засорения, например, в виде попадания крупной фракции бурового шлама или инородных предметов во внутренние полости башмака. Механизм фиксации внутренних частей от проворота расположен в нижней части устройства.

Гидравлический прорабатывающий башмак по третьему варианту выполнен из легкоразбуриваемых деталей, что позволяет использовать стандартный породоразрушающий инструмент для разбуривания башмака и бурения последующих колонн, оснащен режущей структурой и разрывной предохранительной мембраной для цементирования скважины и фиксации внутренних частей от проворота при необходимости разбуривания башмака. Рабочая секция башмака выполнена из легкоразбуриваемых турбин (ротор и статор) и вала. Изменением количества секций можно изменять гидравлические характеристики башмака. Например, при увеличении количества турбин, можно добиться повышения крутящего момента и оборотов башмака. Жидкость, проходя через турбины рабочей секции, передает вращательное движение прорабатывающему носу. Ротор и статор обеспечивают вращение носа башмака в левую сторону. Шпиндельная секция, состоящая из корпуса шпинделя, опоры нижней и вала шпинделя, выполнена в полнопроходном варианте исполнения и не требует разбуривания долотом, что значительно сокращает время разбуривания башмака. Прорабатывающий нос башмака армируется твердосплавной наплавкой, а также оснащается PDC резцами, при этом наконечник носа (разбуриваемая часть) выполнен из легкоразбуриваемого материала, наплавленная и оснащенная PDC резцами часть носа выполнена в полнопроходном варианте и не требует разбуривания долотом. В верхней части устройства расположен переводник с разрывной предохранительной мембраной, предназначенной для обеспечения возобновления циркуляции рабочей жидкости через башмак при заданном давлении срабатывания в случае засорения, например, в виде попадания крупной фракции бурового шлама или инородных предметов во внутренние полости башмака. Механизм фиксации внутренних частей от проворота при разбуривании расположен в нижней части устройства.

Во всех трех вариантах обеспечивается упрощение спуска обсадной колонны, повышение качества проводимых операций, сокращение времени строительства скважины.

Широкая вариативность технических характеристик позволяет использовать устройство с любыми требуемыми типоразмерами обсадных колонн, а также с любой присоединительной резьбой.

Заявленная группа изобретений относится к области строительства скважин и предназначена для оборудования низа обсадной колонны с целью направления ее по стволу скважины с возможностью проработки нестабильных участков ствола с зонами осыпаний и обвалов горных пород и дальнейшего разбуривания породоразрушающим инструментом после цементирования. Гидравлический прорабатывающий башмак по первому варианту содержит переводник, дополнительный переводник с разрывной предохранительной мембраной, соединенный с корпусом статоров. Корпус статоров связан с корпусом шпинделя, на котором зафиксированы статоры. На валу статоров зафиксированы роторы при помощи верхней опоры. Вал роторов сочленен посредством вала шпинделя с прорабатывающим носом. Храповый механизм расположен между корпусом шпинделя и валом статоров. Нижняя опора размещена между валом шпинделя и корпусом шпинделя. Статоры и роторы образуют пакет разбуриваемых турбин, расположенных на валу статора, выполненного с возможностью передачи вращения на прорабатывающий нос. Прорабатывающий нос оснащен по меньшей мере одной армированной лопастью и выполнен с возможностью вращения в правую сторону. Прорабатывающий нос содержит по меньшей мере одно сквозное отверстие. Корпус шпинделя, нижняя опора и вал шпинделя образуют шпиндельную секцию, выполненную полнопроходной и включающей храповый механизм, выполненный с возможностью предотвращения вращения прорабатывающего носа при вращении колонны. Пакет разбуриваемых турбин с валом статора образуют рабочую секцию, а верхняя опора выполнена с внутренними полостями и размещена над рабочей секцией. Обеспечивается повышение надежности и эффективности работы гидравлического прорабатывающего башмака, а также сокращение времени разбуривания башмака и исключение рисков закупорки рабочей секции и потери циркуляции при цементировании колонны. 3 н. и 2 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Гидравлический прорабатывающий башмак, содержащий переводник, дополнительный переводник с разрывной предохранительной мембраной, соединенный с корпусом статоров, который связан с корпусом шпинделя, на котором зафиксированы статоры, вал статоров, на котором зафиксированы роторы при помощи верхней опоры, вал роторов, сочлененный посредством вала шпинделя с прорабатывающим носом, храповый механизм, расположенный между корпусом шпинделя и валом статоров, и нижнюю опору, размещенную между валом шпинделя и корпусом шпинделя, статоры и роторы образуют пакет разбуриваемых турбин, расположенных на валу статора, выполненного с возможностью передачи вращения на прорабатывающий нос, оснащенный по меньшей мере одной армированной лопастью и выполненный с возможностью вращения в правую сторону, причем прорабатывающий нос содержит по меньшей мере одно сквозное отверстие, корпус шпинделя, нижняя опора и вал шпинделя образуют шпиндельную секцию, выполненную полнопроходной и включающей храповый механизм, выполненный с возможностью предотвращения вращения прорабатывающего носа при вращении колонны, при этом пакет разбуриваемых турбин с валом статора образуют рабочую секцию, а верхняя опора выполнена с внутренними полостями и размещена над рабочей секцией.

2. Гидравлический прорабатывающий башмак, содержащий переводник, дополнительный переводник с разрывной предохранительной мембраной, соединенный с корпусом статоров, который связан с корпусом шпинделя, на котором зафиксированы статоры, роторы, зафиксированные при помощи верхней опоры и дополнительного переводника на корпусе роторов, который сочленен посредством вала шпинделя с прорабатывающим носом, храповый механизм, расположенный между дополнительным переводником и валом опоры, соединенным с корпусом роторов, и нижнюю опору, размещенную между валом шпинделя и корпусом шпинделя, при этом статоры и роторы образуют пакет разбуриваемых турбин, расположенных на корпусе роторов, который выполнен с возможностью передачи вращения на прорабатывающий нос, оснащенный по меньшей мере одной армированной лопастью и выполненный с возможностью вращения в правую сторону, причем прорабатывающий нос содержит по меньшей мере одно сквозное отверстие, при этом пакет разбуриваемых турбин с корпусом роторов образуют рабочую секцию, над которой размещена верхняя опора, храповый механизм выполнен с возможностью предотвращения вращения прорабатывающего носа при вращении колонны, вал опоры выполнен с внутренними полостями, а внутренняя конструкция прорабатывающего носа выполнена полнопроходной.

3. Гидравлический прорабатывающий башмак, содержащий переводник, дополнительный переводник с разрывной предохранительной мембраной, соединенный с корпусом статоров, который связан с корпусом шпинделя, на котором зафиксированы статоры, вал статоров, на котором зафиксированы роторы при помощи верхней опоры, вал роторов, сочлененный посредством вала шпинделя с прорабатывающим носом, храповый механизм, расположенный между корпусом шпинделя и валом статоров, и нижнюю опору, размещенную между валом шпинделя и корпусом шпинделя, при этом статоры и роторы образуют пакет разбуриваемых турбин, расположенных на валу статора, выполненного с возможностью передачи вращения на прорабатывающий нос, оснащенный по меньшей мере одной армированной лопастью и выполненный с возможностью вращения в левую сторону, причем прорабатывающий нос содержит по меньшей мере одно сквозное отверстие, корпус шпинделя, нижняя опора и вал шпинделя образуют шпиндельную секцию, выполненную полнопроходной и включающей храповый механизм, выполненный с возможностью предотвращения вращения прорабатывающего носа и рабочей секции при разбуривании устройства, при этом пакет разбуриваемых турбин с валом статора образуют рабочую секцию, верхняя опора выполнена с внутренними полостями и размещена над рабочей секцией, а внутренняя конструкция прорабатывающего носа выполнена полнопроходной.

4. Гидравлический прорабатывающий башмак по пп.1-3, в котором лопасть выполнена с износостойким твердосплавным покрытием.

5. Гидравлический прорабатывающий башмак по пп.1-3, в котором лопасть выполнена армированной карбид-вольфрамовыми вставками или PDC-резцами.