Устройство для образования сферических расширений в скважинах Советский патент 1987 года по МПК E21B7/28 

1

Изобретение относится к разрушению горных нород в скважинах и может быть использовано нри добыче полезных ископаемых на основе взрывного способа разруи ения или гидроразрыва горных пород, а также для определения естественного напряженного состояния породпого массива в условиях больших глубин, где невозможно применение традиционных методов.

Целью изобретения является обеспечение образования расширений в форме шара. На фиг. 1 систематически представлено предлагаемое устройство; на фиг. 2 - разрез .А.-А на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 - схема взаимодействия стопорной .пластины с рабочим органом.

Устройство состоит из корпуса 1 с двумя сквозными продольными прорезями (выточками), в одной из которых па оси 2 установлены противонаправленно режущие органы 3, а в другой - стопорная пластина 4. Снаружи на корпусе навинчена гайка 5 с тормозящими выступами на наружной поверхности так, что в крайнем ввинченном положении она прижимается к выступающим концам стопорной пластины, входяш.ей в выточку па режуще.м органе, соосную и обрап;енну1о к выточке корпуса с пластиной 4 в исходном положении рабочего органа.

С обеих сторон к корпусу присоединены две трубы 6 и 7, одна,из которых во время работы устройства присоединяется к приводу вращения, а на коние 8 второй трубы 7 установлена пята в виде полого разжимного стакана с тре.мя цанговыми зажимами 9 на открытом торце, симметричными продольной оси стакана и образующими иодшипник скольжения с торцом корпуса; один из кулачков цангового зажи.ма имеет больц ую высоту, чем другие.

Внутри обеих труб расположены нружи- ны 10, связанные при помощи поршней 11, н:гн1лек 12 и тяг 13 с режущим органом, причем гайка поршня и шпилька предназначены для первоначальной регулировки усилия пружины, упертой в корпусе со стороны, противонаправленной порпжю, т. е. усилия вывода режущего органа (усилия резания). Ось 2 проходит через продольную ось кор- нуса 11 перпепдикулярна плоскости выдвижения рабочих органов.

П)ужины, поршни с тягами образуют механизм поворота рабочих органов с приводом продольного перемещения норнлш. Стопорная пластина, соосные выточки в корпусе и рабочем органе образуют механизм фиксации исходного положения рабочих органов с системой фиксации и вывода стопорной пластины из выточки рабочего органа при продольном перемещении этой пластины. При это.м рабочие органы жестко связаны между собой. Система фиксации и

25

07053

2

вывода стопорной пластины образована гайкой, навинченной на корпус с упором в торец стопорной пластины со стороны, противолежащей продольной выточке рабочего органа, в винченном положении, и эксцентриковой торцовой пяты, при этом торец стопорной пластины и соответствующая ему торцовая поверхность продольной выточки рабочего органа выполнены с параллельными скоса.ми, наклонными от режущей кром10 ки этого рабочего органа.

Устройство работает следующим образом.

В исходном положении основная и дополнительные пружины 10 сжаты и переда 5 ют усилия через основной и дополнительный поршни 11, шпильки 12 и тяги 13 на режущие органы 3. Режущие органы 3 под действием этих усилий стремятся повернуться, но их удерживает стопорная пластина 4 и гайка 5.

20 Устройство присоединяют узлом связи с приводом вращения к бурильным трубам и опускают в скважину до упора в забой. При этом цанги пяты разжимаются но устройство смещается относительно оси скважины, так как один из кулачков зажимов 9 имеет большую высоту. Смещение устройства приводит к тому, что гайка 5 с тормозящими выступами лишается возможности вращаться совместно с устройство.м, так как ее выступы упираются в стенки скважины. При враще30 НИИ устройства она начинает раскручиваться, смепл,аясь вдоль устройства в сторону забоя скважины.

Управление работой устройства осуществляют буровым станком через колонну бурильных труб. Вра цением устройства вок35 руг его оси гайку 5 с выстунами скручивают и освобождают н.частину 4 и она перемещается в осевом направлении, освобождая режущий орган. Действие усилий пружин 10 через норщни 11, винты 12, тяги 13

дд передается на режущие органы 3 и далее через коническое сопряжение на стопорную пластину, отжимая ее в выточку корпуса. Режущие органы 3 поворачиваются вокруг оси 2 под действием пружин сжатия и вращаются одновременно с устройством от

45 бурового станка. При этом бни срезают стенки скважины по всей длине режущей кромки с абразивным материало.м рабочего органа с глубиной внедрения, обусловленной действием пружин, создавая сферическую полость. Рабочие органы могут быть выполнены в виде пластин.

В прорезаемую полость подают рабочую жидкость через промывочные каналы и из скважины удаляют шлам (не показан). После поворота режущих органов на

55 180° линия действия усилий пружин, передаваемая на режущие органы посредством тяг, проходит через центр оси. При этом происходит фиксация режущих органов в

50

положении, удобном для извлечения устройства из скважины.

Вращение устройства от бурового станка прекращают и беспрепятственно извлекают из скважины.

Для приведения устройства из транспортного в исходное рабочее положение необходимо режущие органы вернуть в рабочее положение, одновременно взводя пружины, и зафиксировать их стопорной пластиной и гайкой с выступами.

Формула изобретения

1.Устройство для образования сферических расщирений в скважинах, включающее корпус с узлом связи с приводом вращения корпуса вокруг продольной оси, рабочие органы с наружными режущими кромками, установленные в корпусе с возможностью поворота в продольной осевой плоскости корпуса и выдвижения за его пределы, механизм поворота рабочих органов в виде поршня, установленного в корпусе с возможностью продольного перемещения, и привода продольного перемещения порщня, отличающееся тем, что, с целью образования расширений в форме щара, устройство снабжено тягой, связывающей порщень с рабочими органами, а последние расположены противонаправленно на общей оси, проходящей через продольную ось корпуса и перпендикулярной плоскости выдвижения рабочих органов.

2.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что оно снабжено механизмом фиксации исходного положения рабочих органов, а привод продольного перемещения поршня выполнен в виде пружины, установленной под порщнем со стороны тяги и упертой в корпус со стороны, противоположной поршню.

3.Устройство по п. 2, отличающееся тем, что в корпусе и в рабочем органе выполнены продольные выточки, соосные и обращенные друг к другу в исходном положении рабо0

5

0

5

0

0

чего органа, при этом механизм фиксации исходного положения рабочих органов выполнен в виде стопорной пластины, установленной в выточках с возможностью продольного перемещения и вывода из выточки рабочего органа, и системы фиксации и вывода стопорной пластины из выточки рабочего органа, а рабочие органы жестко связаны между собой.

4.Устройство по п. 3, отличающееся тем, что система фиксации и вывода стопорной пластины выполнена в виде гайки с тормозящими выступами на наружной поверхности, навинченной на наружную поверхность корпуса с упором в торец стопорной пластины со стороны, противолежащей продольной выточке рабочего органа, в винченном положении, и эксцентриковой торцовой пяты, насаженной на торец корпуса, противолежащий узлу связи с приводом вращения, с возможностью вращения относительно корпуса и радиального раздвижения при вдви- жении в нее корпуса, при этом торец стопорной пластины и соответствующая ему торцовая поверхность продольной выточки рабочего органа выполнены с параллельными скосами, наклонными от режущей кромки этого рабочего органа.

5.Устройство по п. 4, отличающееся тем, что эксцентриковая торцовая пята выполнена в виде полого стакана с тремя цанговыми зажимами на открытом торце, симмет- ричны.ми относительно продольной оси стакана, обращенного открытым торцом в сторону корпуса.

Q. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что оно снабжено дополнительными поршнем с тягой для связи с рабочим органом и приводом его продольного перемещения в виде пружины под поршнем, установленными в корпусе симметрично основным с противоположной стороны рабочего органа.

7. Устройство по п. 1, огугычаюгг(ейсл тем, что рабочие органы выполнены в виде пластин с абразивным материалом на режущих кромках.

Изобретение позволяет образовывать расширение в фор.ме шара. Устройство включает корпус (К) 1, имеющий узел связи с приводом вращения его вокруг продольной оси. В К 1 установлены жестко связанные между собой рабочие органы (РО) 3 в виде пластин с абразивным материалом на наружных режущих кромках и имеющие механизм поворота в виде поршней (П) 11. Расположены РО 3 противонаправлено на общей оси 2 с возможностью поворота в продольной осевой плоскости К 1 и выдвижения за его пределы. Ось 2 проходит через продольную ось К I и перпендикулярна плоскости выдвижения РО 3. Тяги 13 связывают РО 3 с П II, под которыми установлены пружины 10 привода продольного перемещения ПИ. Стопорная пластина 4 механизма фиксадии исходного положения РО 3 размещена в продольных соосных выточках К 1 и РО 3. Гайка 5 с тормозящими выступами и эксцентриковая торцовая пята системы фиксации и вывода пластин 4 из выточки РО 3 установлены на К I. При вращении пяты относительно К I она радиально раздвигается при вдвижении в нее К 1. Пята выполнена в виде полого стакана с тремя симметрично расположенными цанговыми зажимами 9 на торце, открытом в сторону К 1. Торец пластины 4 и торцовая поверхность выточки РО 3 имеют параллельные наклонные скосы. При расфиксирова- нии пластина 4 освобождает РО 3. Пружины 10 поворачивают РО 3 вокруг оси 2. В результате вращения К 1 режущие кромки РО 3 образуют сферическую полость. 6 3. п. ф-лы, 2 ил. i (Л 00 о о сд со

U

/i-/i

Фиг. 2

LiZ. 4