Устройство для бурения скважин Советский патент 1988 года по МПК E21B7/28 

1(21) 3869159/22-03 1(22) 15.03.85

(46) 23.04.88. Бкш. № 15

(75) И.Г.Сафонов

(53)624.154.34,622.233.77(088.8)

(56)Авторское свидетельство СССР 185277 кл. Е 21 В 7/28, 1964.

Авторское свидетельство СССР 222968, кл. Е 21 В 7/28, 1965.

(54)УСТРОЙСТВО ДЛЯ БУРЕНИЯ СКВАЖИН

(57)Изобретение относится к технике для соорзгжения скважин большого диаметра, конкретно к буровому инструменту для бурения скваяо н с промывкой. Цель - расширение функциональных возможностей устройства. В направляющей муфте 4 буровой колонны 3 с возможностью осевого перемещения установлен шток 2 с долотом 1. На штоке 2 закреплен фиксатор 5 перемещения. С муфтой 4 шарнирно соединены верхними звеньями 6 двухзвенные рычажные ножи. Нижние звенья 7 ножей оснащены режущими зубьями в виде пластин, режущая сторона которых покрыта твердым сплавом, и соединены

(Л

с

со

со о со

00

со

с долотом 1. На штоке 2 с возможно- , стью осбвого перемещения установлена крестовина 9, На выполненном в виде трубы луче 10 крестовины 9 установлена направляющая втулка 11 в виде стержня, шарнирно связанная со звеньями 6 и 7, выполненными обтекаемой аэродинамической формы. Во втулках 11 свободно без вращения переме- .щаются бойки 12 в виде роликов, установленных на вертикальных осях,При

1

Изобретение относится к технике для сооружения скважин большого диаметра,а конкретно - к буровому инструменту для бурения скважин с промывкой.

На фиг. 1 представлено устройство для бурения скважин, рабочее положение, общий вид; на фиг. 2 - то же , при извлечении из скважины; на фиго 3 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 4 - разрез Б-Б на фиг. 1; на фиг. 5 - разрез на фиг. 1; на фиг. 6 - разрез Г-Г на фиг. 1; на фиг, 7 - разрез Д-Д на фиг. 1; на фиг. 8 - р азрез Е-Е на фиг. 1; на фиг. 9 - разрез Ж-Ж на фиг. 1; на фиг. 10 - трубчатый луч крестовины с роликом; на фиг 11 - то же, рабочее положение.

Устройство для бурения скважин . имеет долото 1 со штоком 2 квадратного сечения, буровую колонну 3 с направляющей муфтой А, фиксатор 5, двухзвенные рычажные ножи с верхними 6 и нижними 7 звеньями, оснащенными режущими зубьями 8, скользящую муфту, выполненную из крестовины 9 с лучами 10, направляющих втулок 11 и бойкой 12. Шток 2 жестко соединен с долотом 1, имеет квадратное сечение и установлен в полости. 13 квадратного сечения направляющей муты 4 с возможностью осевого перемещния под действием центробежных .сил,возникающих при вращении устрой ства. Верхние звенья 6 рычажных ножей тарнирно соединены с направля

вращении буровой колонны 3 звенья 6 и 7 под действием центробежной, силы сближаются друг с другом, и шток 2 входит в муфту 4. Втулки 11 выходят из лучей 10, а бойки 12 выдвигаются из втулок 11. Долото 1 и звенья 7 разрушают породу на забое скважины, а бойки 12 производят доразрушение стенок скважины. При бурении полным диаметром крестовина 9 упирается в фиксатор 5. 4 з.п.,ф-лы, 11 ил.

5

0

5

0

ющей муфтой 4 и направляющими втулками 1 1 , а нижние звенья 7 - с направляющими втулками 11 и долотом 1. Крестовина 9 скользящей муфты имеет в центре квадратное отверстие и свободно установлена на штоке 2 с возможностью перемещения вдоль него и взаимодействия в крайнем нижнем положении с фиксатором 5. Фиксатор 5 закрепляют на щтоке винтами 14. Внутри направляющих втулок 11 размещены бойки 12, Внутренняя полость втулок 11 и бойки 12 имеют квадратное поперечное сечение. Бойки 12 также имеют внутренние полости, в которых размещаются концы лучей 10. Буровая колонна 3 жестко соединена с трубой 15 направляющей муфты 4. На трубе 15 закреплен жестко упор 16. Долото 1 имеет каналы 17, гидравлически связанные с полостью 18 штока 2, полостью 19 трубки 15 и полостью 20 буровой колонны 3. На упоре ,16 установлены пластмассовые выпускные трубы, выполненные из внешней колонны 21, внутренней колонны 22 и.связывающей их перемычки 23. Внешняя колонна 21 входит заподлицо в цилиндрическое отверстие колпака 24, посаженного на уплотнения 25 обсадной трубы 26. Между трубой 15 и внутренней колонной 22 размещены уплотнения 27. Звенья 6 и 7 выполнены обтекаемой аэродинамической формы, а торцы бойков 12, взаимодействующие с породой упрочнены твердым сплавом.Бойки могут быть выполнены также в виде роликов 28,

установленных на вертикальных осях 29. В этом случае их задний конец может быть выполнен в виде стержня 30, а взаимодействующий с ним луч 10 - в виде трубы с внутренней полостью 31 квадратного сечения. Режущие зубья нижних звеньев могут быть выполнены также в виде сплошной пластины, реж5пцая сторона которой покры- та твердым сплавом, .

Устройство работает следующим образом.

Перед началом бурения скважины устанавливают необходимый диаметр буре ния, для чего фиксатор 5 винтами 14 закрепляют на нужной высоте на штоке 2. Опускают устройство в обсадную трубу 26 и пропускают через колпак 24, При спуске шток 2 находится в крайнем нижнем положении, а звенья 6 и 7, а также бойки 12 в сложенном состоянии, Б буровую колонну 3 подают промывочную жидкость, которая проходит по полостям 18 - 20 и через каналы 17 в долоте 1 поступает к забою. Вращая буровую колонну 3, производят бурение скважины. При вращении буровой колонны звенья 6 и 7 под действием центробежной силы сблнжа- ются друг с другом,при этом шток 2 входит в направляющую муфту 4, направляющие втулки 11 выходят из лучей 10 крестовины 9, а бойки 12 вьщ- вигаются из направляющих втулок 11, Долото 1 и звенья 7 с резцами разрушают породу на забое скважины, а бойки 12 производят доразрушение стенок скважины. При бурении полным диаметром крестовина 9 скользящей муфты упирается в (ксатор 5,

При бурении скважины в мягких породах бойки 12 заменяют на ролики 28, которые уплотняют породу в стенках скважины, а режущие зубья 8 - на пластины с режущей кромкой, армированной твердым сплавом. Разрушенная порода промывочной жидкостью удаляется из скважины через внутреннее, пространство выпускных труб и при этом изолируется от обсадной трубы 26 и буровой колонны 3, Выполнение звеньев рычажных ножей обтекаемой аэродинамической формы снижает сопро

0 9

5

0

тивление при вращении устройства, улучшает перемешивание промывочной жидкости с разрушенной породой, создает благоприятные условия для ее удаления из скважины. По окончании бурения устройство извлекают из скважины в сложенном виде, при этом выпускные трубы поднимают совместно с буровой колонной 3,

Формула изобретения

1,Устройство для бурения скважин, включающее буровую колонну с направляющей м уфтой, долото со штоком, установленным в направляющей муфте с возможностью осевого перемещения, фиксатор,закрепленный на штоке, и двухзвенные рычажные ножи, соединенные шарнирно верхними звеньями с направляющей муфтой, а нижними звеньями, оснащенными.режущими зубьями с долотом, отличающееся тем,что, с целью расширения функциональных возможностей, оно снабжено скользящей муфтой, выполненной из крестовины, направляющих втулок и бойков, при этом крестовина установлена на щтоке с возможностью осевого перемещения и взаимодействия с фиксатором, направляющая втулка щарнир- но связана со звеньями рычажного ножа и установлена на луче крестовины с возможностью перемещения,а бойки размещены в направляющих втулках с возможностью свободного без вращения перемещения,

2,Устройство по п, 1, отличающееся тем, что боек выполнен в виде ролика и вертикальной оси, на которой он установлен,

3,Устройство по п, 1, о т л и- чающееся тем,что направляю - щая втулка выполнена в виде стержня, а луч крестовины - в виде трубы,

4,Устройство по п, 1, отличающееся тем,что.режущие зубья выполнены в виде пластин, режущая сторона которых покрыта твердым сплавом,

5,Устройство по п. 1 , о т л и- чающееся тем,что звенья рычажных ножей выполнены обтекаемой аэродинамической формы.

Фие.2

18

фиг. 5

Фи9.8

2

Фиг.Ю