Реактивно-турбинный расширитель Советский патент 1984 года по МПК E21B7/28 

4;ib

«sj

00 Изобретение относится к буровой технике, а именно к устройствам, предназначенным для местного расшире ния скважин, в том числе для бурени под башмаком обсадной трубы или колоннь1--оболочки. Известно устройство для бурения вертикальных выработок, включающее турбобуры, связанные между собой в верхней и нижней части траверсами шарошечные долота и гидросистему, причем два крайних турбобура соедине ны с верхней траверсой шарнирно и снабжены силовыми гидроцилиндрами для их раздвижения в радиальном направлении ij . Недостатками устройства являются сложность конструкции и недолговечность шарнирных узлов, а также низкая эффективность процесса местного расширения. Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемо му результату является реактивно-тур бинный бур, включающий траверсу, на которой установлены под углом один к другому турбобуры с долотами и мех низмы возврата турбобуров 2j. Недостаток устройства заключается в низкой эффективности процесса мест ного расширения, так как при зарезке уширения шарошки долота прижимаются к стенке ствола своей боковой поверхностью, т.е. калибрующими (а не рабочими) венцами, не имеющими соответствующих рабочих зубьев. Бурение уширения калибрующими вен цами значительно снижает механическую скорость бурения. Цель изобретения - повышение эффективности расширения скважин путем улучшения условий работы долот. Указанная цель достигается тем, что реактивно-турбинный расширитель включающий траверсу, на которой уста новлены под углом один к другому турбобуры с долотами и механизмы во врата турбобура, снабжен корпусом, присоединенным 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. кроме того, механизм возврата каждого турбобура установлен в канале и выполнен из втулки с калибровоч ным отверстием, соединенной с турбобуром, 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. Колоннаоболочка 6 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 следующим образом. Колонна-оболочка 6, являющаяся несущим элементом фундамента здания или моста, установлена в скальньтй грунт. Предварительно колонна-оболочка погружается, например, вибратором в мягкий грунт до тех пор, пока торец колонны не станет на скальную породу. Дальнейшее погружение колонныоболочки 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 тур31

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 зкидкости начинается вращение расширителя от действия реактивного момента или расширитель вращают ротором.

В результате сложного движения долот, вращения вокруг собственных 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 начинает образовываться кольцевая выемка-уширение (осевую подачу расширир-еля 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 вьздвИжения турбобуров определяют в зависимости от необходимого диаметра уширения.

После образования кольцевой выемки выключают подачу рабочей жидкости.

784

Под действием пружины 9 турбобуры возвращаются в исходное положение. Возвратить турбобуры в исходное положение без использования устройства возврата турбобуров (пружины) за

счет только осевой нагрузки на забой нельзя, так как турбобуры расположены наклонно, а без возврата турбог буров в исходное положение бур невозможно извлечь из скважины.

Далее расширитель опускают на величину длины образованного уширения и описанный процесс бурения повторяют до получения уширения необходимой

длины, после чего в образованную полость осаживают колонну-оболочку (небольшой козырек породы под торцом колонны-оболочки легко ломается). Таким образом, применение реактивно-турбинного расширителя, имеющего устройство возврата турбобуров в исходное положение и перекрещивающее положение осей турбобуров, позволяет повысить эффективность расширения.

Установка турбобуров так, что их оси перекрещиваются, позволяет установить их в скважине под большим углом к оси расширителя, что увеличивает диаметр упшрения при определенной величине перемещения турбобуров или при неизменном диаметре, а также уменьшить величину осевого перемещения, что упрощает конструкцию устройства для осевого перемещения.

V 1 I 5

Ю

ЯЗиг.2

1. РЕАКТИВНО-ТУРБИННЫЙ РАСШИРИТЕЛЬ, включающий траверсу, на которой установлены под углом один к другому турбобуры с долотами и механизмы возврата турбобура, о тличающийся тем, что, с целью повышения эффективности расширения путем улучшения условий работы долот, он снабжён 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, отличающийся тем, что каждый механизм возврата турбобура установлен в канале и выполнен из втулки с калибровочным отверстием, соединенной с турбобуром, и концент- . тричной ей втулки траверсы, между которыми установлена пружина.