Устройство для расширения ствола скважины Советский патент 1988 года по МПК E21B7/30 

4

о

СХ)

о

4;: 4

9ггР.2

Изобретение относится к области бурения и может быть использовано для увеличения диаметра ствола сква- жины, в том числе до размеров, пре- с вышаю1цих внутренний диаметр ранее спущенной обсадной колонны, преимущественно в .породах мягких и средней твердости.

Цель изобретения - повышение на- Ю дежности расширителя.

На фиг. I показано предлагаемое устройство, общий вид; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. .1; на фиг. 3 - схема пркпожения нагрузок.15

Устройство имеет корпус 1, в котором выполнены пазы - направляющие 2 для р-азмещения секций (лопастей) 3 и упругих элементов 4. Ось каждого паза направлена под углом А к радиусу,20 соединяющему ось устройства и режущее ребро лопасти. Лопасть 3 установлена с возможностью движения вдоль паза. При сборке устройства лопасть вставляется в корпус 1 сверху с откры-25 той стороны паза. Перемещение лопастей по оси корпуса в собранном устройстве ограничивается муфтой 5, крепящейся к корпусу 1 на резьбе.

Устройство работает следующим об- 30 р-азом.

Перед помещением в скважину выдвижные лопасти 3 заглубляют в пазы 2, сжимая при-этом упругие элементы 4. Помещенный в скважину расщиритель s опускают без вращения на колонне бурильных труб до интервала расшире- ния. При этом упругие элементы 4 прижимают лопасти 3 к стенке скважины или обсадной трубы с усилием Ну. 0 Нормальная нагрузка на стенку скважи- ны при этом составляет N . При вращении расширителя возникает тангенциальная сила Т, которая приводит к увеличению нормальной нагруз- дс ки N.

Из условий стационарности работы расширителя, т.е. равновесия действующих на лопасть сил,

R sin/i + R,cos|} - cos /Ь + Т 0;(1) -R.yCos -Rjsin -t-N 0; (2) II-B-sin|j- R,L + T-S cos/i 0, (3)

и зависимости Т от N

Т К- rJ,(4)

получают

N H,( - K-sin ) (5)

где Rу - сила давления сжатого упругого элемента на резец; R и R - реакции, действующие на лопасть соответственно у внутреннего и внешнего конца паз; L и S соответственно длина направляющих паза и выход лопасти за поверхность корпуса; К - коэффициент, характеризующий зависимость тангенциальной силы Т от нормальной N и определяющийся формой породоразрущающей части лопасти, твердостью и пластичностью породы. При отсутствии вращения К 0.

Зайисимость (5) получена без учета сил трения между лопастью и пазом, которые на порядок меньше указанных на фиг, 3 сил. Анализ зависимости (5) показывает, что с увеличением /5 и К при постоянной R нормальная нагрузка N на стенку, скважины резко возрастает. В таблице приведены соотношения N при вращении расширителя (N ) для разных ft и К к величине N без вращения устройства (NO).

Знак - в таблице означает переход к нестационарному режиму работы лопасти, ее самопроизвольному выдвижению из паза и заклинивание расширителя в скважине.

Формула изобретения

Устройство для расширения ствола скважины, включающее корпус с пазами, в которых размещены выдвижные лопасти и упругие элементы, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности устройства, каждая лопасть установлена под острым углом к плоскости, проходящей через ось устройства и его режущую кромку, и направлена противоположно направлению вращения устройства.

Соотношение Ng- /Nj при разных р , град О I 10 I 20 I 30 Г 40 1 50 I 60 1 70

1,0,1,071,121,201,341,542,00 5,70

1,01,111,231,401,722,477,4

1,01,161,341,682,426,00

1,01,211,492,084,07--

Изобретение относится к бурению и м.б. использовано для увеличения диаметра ствола скважин, в т.ч. до размеров, превышающих внутренний диаметр ранее спущенной обсадной колонны, преимущественно в породах /}-/ мягких и средней твердости. Цель - повышение надежности расширителя. В кррпусе, выполненном с пазами 2, размещены выдвижные лопасти 3 и-упругие элементы. Каждая лопасть установлена под острым углом к плоскости, проходящей через ось расширителя и ее режущую кромку, и направлена противоположно направлению вращения расширителя. Перед помещением в скважину лопасти 3 заглубляют в пазы 2, сжимая упругие элементы. Помещенный в скважину расширитель опускают без вращения на колонне бурильных труб до интервала расширения . Упругие элементы прижимают лопасти 3 к стенке скважины или обсадной трубы с усилием R. Тангенциальная сила Т, возникающая при вращении расширителя, приводит к увеличению нормальной нагрузки N. 3 ил., 1 табл. в (Л