Эксцентричный расширитель Советский патент 1991 года по МПК E21B7/28 

Os CS О О

XI

00

Изобретение относится к буровой технике и может быть использовано для расширения скважин в расчетном интервале.

Цель изобретения - повышение надежности работы и эффективности путем каче- ственного расширения скважины.

На фиг. 1 показан расширитель в транспортном положении, продольный разрез; на фиг. 2 - то же, в рабочем положении; на фиг. 3-6 - положение расширителя в раз- личных фазах его работы и усилия, действующие на него.

Расширитель эксцентричный состоит из полого приводного вала 1, установленного внутри полого корпуса 2 посредством по- движного шлицевого соединения (не обозначено), и породоразрушающей лопасти 3, прикрепленной к боковой поверхности корпуса. Наружная и торцовые кромки лопасти 3 могут быть армированы твердым сплавом. Верхний конец вала соединен с буровой колонной (не показана) посредством муфты А, а нижний конец вала соединен с дологом 5. Корпус 2 относительно вала 1 поджат пружинами 6 и 7. Расширитель име- ет три гидромониторные насадки: одна из них 8 расположена на боковой поверхности, лопасти со стороны, противоположной направлению вращения расширителя, а две других 9 и 10 расположены на боковой по- верхности корпуса со стороны противоположной лопасти и смещены по вертикали. Промывочные каналы 11 и 12 корпуса 2 расположены по высоте симметрично относительно промывочного канала 13, выполненного в лопасги и корпусе. Насадка 8 гидравлически сообщена с полостью буровой колонны (с насосом на поверхности) посредством канала 13, а насадки 9 и 10 - посредством кольцевых полостей 14 и 15 корпуса и каналов 11 и 12.

Расширитель эксцентричный работает следующим образом.

На фиг. 3-6 приняты следующие обозначения; D - диаметр расширенного участка скважины; d - диаметр долота 5; О - центр скважины, О - центр долота; М - момент внешних сип, приложенный к расширителю; Рстр - сила струи жидкости; Rr, Rn -тангенциальная и нормальная составляющие ре- акции породы; Fr и F п - такие же составляющие силы инерции расширителя; Рпр - реакция стенки скважины; FTp - сила трения корпуса расширителя о стенку скважины; Rh - горизонтальная реакция породы на режущее воздействие торцовых кромок лопасти; ТКр - крутящий момент от буровой колонны.

Расширитель эксцентричный в транспортном положении (фиг. 1) опускают в

скважину и устанавливают в интервале кровли или подошвы пласта в зависимости от принятой технологии.

Промывочная жидкость по буровой колонне поступает в полость вала 1 и из гидромониторных насадок 9, 10, расположенных на корпусе 2, нагнетается в кольцевое пространство скважины. Возникающая при этом реактивная сила отклоняет расширитель, прижимая наружную кромку породоразрушающей лопасти 3 к стенке скважины.

С началом холостого вращения буровой колонны на расширитель действует момент внешних сил М, выводящий его из состояния покоя. Под действием приложенных к расширителю моментов и сил (фиг. 3) он поворачивается относительно наружной кромки лопасти (фиг 1) до прижатия корпуса к стенке скважины

В течение расчетного времени лопасть разрушает стенку скважины (фш. 5), образуя уступ для торцовых кромок лопасти 3 (фиг. 1). По окончании забуривания расширителя в стенку скважины осуществляют его подачу вверх или вниз. В зависимости от осевого усилия, с которым торцовая кромка породоразрушающей лопасти 3 внедряется в породу, корпус 2 расширителя будет перемещаться вдоль вала на величину деформации пружины 6 или 7. В результате произойдет перераспределение расхода промывочной жидкости между гидромониторными насадками корпуса 9, 10 и гидромониторной насадкой 8, расположенной на породоразрушающей лопасти.

В одном из крайних положений лопасти 3 относительно вала 1 работает только гидромониторная насадка 8 (фиг. 2), а гидромо- ниторные насадки 9 и 10 полностью перекрыты поверхностью вала 1.

Силы, действующие при этом на расширитель в процессе работы, показаны на фиг. 6.

Равномерный контур расширенного участка скважины при продольных колебаниях буровой колонны обеспечивается изменением реактивной силы струи Рстр, приложенной к лопасти в месте гидромониторной насадки 8.

При расчетной скорости осевой подачи расширителя изменение давления на насосе свидетельствует об изменении- физико- механических свойств разрушаемой породы, в результате чего можно регулировать скорость расширения.

При переходе в более плотные породы, например, из аодонасыщенных песков в глины, вертикальная сила на породоразру- шающую лопасть увеличивается (при постоянной подаче), а следовательно, увеличится

расход промывочной жидкости через гидромониторную насадку 8 и создаваемая им реактивная сила.

В случае попадания породоразрушаю- щей лопасти на размытый участок осевая сила уменьшается, пружины 6 и 7 приводятся в исходное положение, и весь поток промывочной жидкости нагнетается в скважину через гидромониторные насадки 9, 10, расположенные на корпусе, тем самым увели- чивая силу прижатия породоразрушающей лопасти к стенке скважины, что необходимо для разрушения глинистой корки, изолирующей пласт от скважины (например, водоносный пласт). Формула изобретения Эксцентричный расширитель, включающий корпус, породоразрушающую лопасть, прикрепленную к боковой поверхности корпуса, полый приводной вал, размещенный в корпусе и соединенный

с буровой колонной, и три гидромониторные насадки, сообщенные посредством промывочных каналов с полостью буровой колонны, первая из которых расположена на боковой поверхности корпуса со стороны, противоположной лопасти, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности работы и эффективности путем качественного расширения скважины, приводной вал соединен с корпусом с возможностью ограниченного осевого перемещения и подпружинен, вторая насадка расположена на боковой поверхности лопасти, а третья - на боковой поверхности корпуса со смещением по вертикали относительно первой насадки с возможностью гидравлического сообщения полости буровой колонны с насадками корпуса при крайних положениях приводного вала относительно корпуса и с насадкой лопасти при среднем положении вала,

Изобретение относится к буровой технике и м.б. использовано для расширения скважин в расчетном интервале. Цель - повышение надежности работы и эффективности путем качественного расширения скважины. Расширитель включает породоразрушающую лопасть (Л) 3, прикрепленную к боковой поверхности корпуса (К) 2, и полый приводной вал 1, размещенный в К 2 с возможностью ограниченного осевого перемещения. Вал 1 подпружинен и соединен с буровой колонной. Одна насадка (Н) 8 размещена на боковой поверхности Л 3, а две другие Н 9 и 10 - на боковой поверхности К 2 со стороны, противоположной Л 3, и смещены по вертикали. В крайних положениях вала Н 9 и 10 сообщены с полостью колонны посредством промывочных каналов 11 и 12, а Н 8 - посредством канала 13 в среднем положении вала 1. При образовании расширенного участка работают Н 9 и 10, обеспечивая прижатие Л 3 к стенке участка, а при увеличении длины участка К 2 с Л 3 перемещаются и работает Н 8, обеспечивая получение расширенного участка круглой формы. 6 ил.

Фиг. 2

Фиг J

Фиг. 4 /