Шарошечный калибратор Советский патент 1992 года по МПК E21B10/30 

Изобретение относится к нефтяному геологоразведочному и нефтепромысловому машиностроению, а именно к конструкциям шарошечных калибраторов, применяемых при бурении скважин различного назначения.

Известен шарошечный калибратор, у которого последующий подшипник сколь-, жения на корпусе выполнен ступенчатое радиусом, рассчитанным по формуле

-2ksin- |.{

Недостатком этого калибратора является то, что подшипники скольжения выполнены разных диаметров, с последующим их уменьшением от первого подшипника, приближенного к забою. :

Такая последовательность значительно

ограничивает компоновку и длину калибратора из-за прочностных характеристик корпуса, снижая при этом функциональные возможности калибратора, выраженные в непригодности его при использовании на проработках изгибов скважин в процессе постановки отклоняющих устройств, изменяющих направление оси скважины.

Кроме того, недостатком такого калибратора является ограниченность срока службы, который лимитируется стойкостью первого наиболее нагруженного подшипника. При его износе калибратор к дальнейшей работе не пригоден. Кроме того прочностные характеристики корпуса в значительной степени зависят от эксцентриситета К. поэтому в этом калибраторе заложена малая величина (К (0,06-0,08) Rg, а это препятствует свободному прохождению

N vj

а а

ыбуренной породы в процессе работы, так ак значительно перекрыто кольцевое протранство скважины,

Наиболее близким к изобретению являтся калибратор, у которого второй подшил- 5 ник имеет фигурную форму, образованную путем продолжения поверхностей последующего и предыдущего подшипников. На том подшипнике имеется дополнительная порная поверхность, которая размещена в 10 пазу, выполненная в корпусе калибратора под углом к его оси. Для размещения в нем порной поверхности и для обеспечения перемещения этой опорной поверхности по мере ее износа требуется паз значительных 15 габаритов. Наличие угла у паза увеличивает его глубину. Опорная поверхность не охваывает полностью кольцевого пространства подшипника, а только его часть. Поэтому, несмотря на то, что наличие подшипников с 20 фигурной формой позволяет выполнять калибратор с различной рабочей длиной, которая необходима для проработки изгибов и калибровки стенок скважины, однако наличие паза на фигурном профиле подшипника 25 и наличие пазов, служащих для крепления опорной поверхности резко снижают прочностные характеристики калибратора, ограничивая его функциональные возможности. Кроме того, частичный охват, кольцевого 30 пространства подшипника опорной поверхностью значительно снижает стойкость калибратора,

Целью изобретения является повышение эффективности калибратора путем воз- 35 можности увеличения срока службы подшипников и расширения функциональных возможностей калибратора путем возможности установки дополнительных калибрующих элементов. 40

У казан ная цел ь достигается тем, что либратор снабжён дополнительными шарошками и вкладышами. Подшипники выполнены длиной, равной длине шарошек и с криволинейным пазом переменной глу- 45 бины,-уменьшающейся к концам паза, охватывающим половину наружной поверхности подшипника до диаметральной плоскости, причем максимальная глубина паза К определяется из выражения 50

stn f

Размеры вкладышей выполнены равными размерам пазов, внутренняя поверхность вкладышей конгруэнтна данной части 55 пазов, а радиус наружной поверхности равен радиусу подшипника при этом вкладыши установлены, в пазах, а дополнительные шарошки - на подшипниках с вкладышами.

На фиг. 1 показан шарошечный калибратор, общий вид; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - схема расчета максимальной глубины пазов.

Шарошечный калибратор содержит корпус 1... На корпусе 1 установлены шарошки 2 посредством подшипников 3. Между шарошками 2 расположены подшипники 4 в виде сопряженных между собой поверхностей соседних подшипников 3. Подшипники 4 выполнены длиной, равной длине шаро шек2, и с криволинейным пазом 5 переменной глубины, уменьшающейся к концам паза 5. Пазы 5 охватывают половину наружной поверхности подшипника 4 до диаметральной плоскости. Максимальная глубина паза 5 К определяется из следующего выражения К

21Х sin где Ix - величина

смещения шарошек; л.-угол расположения шарошек от оси калибратора. Калибратор имеет дополнительные шарошки, которые устанавливаются на подшипники 4, а также имеет вкладыши б. Размеры вкладышей 6 выполнены равными размерами пазов 5. Внутренняя поверхность 8 вкладышей 6 конгруэнтна дрн ной части 8 пазов 5, а радиус наружной поверхности 9 вкладыша 6 равен радиусу подшипника 4. Вкладыши 6 установлены в пазах 5.

Калибратор работает следующим образом.

При р аботе шарошки 2 разрушают стенки скважины, поддерживая диаметр ее в нужном размере. .

При проработке изгибов на калибратор на подшипники 4 устанавливают дополнительные шарошки, тем самым увеличивается калибрующая часть и улучшается проработка скважин. При бурении вертикальных скважин на поверхность с вкладышем 6 монтируется втулка 10, внутренний диаметр и длина которой равна внутреннему диаметру и длине шарошки 2 предыдущего подшипника. Поверхность корпуса 1 калибратора совместно с вкладышем 6 позволяет использовать его как подшипник скольжения при износе основных подшипников скольжения, меняя местами втулки и шарошки, т.е. на место шарошек, где произошел износ поверхностей подшипников, ставится втулка 10, а шарошки 2 устанавливают на подшипник 4 с вкладышем б и продолжается бурение. Выполняя подшипник 4 путем продолжения поверхностей предыдущего и последующего подшипников, обеспечивается максимальная .прочностная характеристика корпуса 1. Величина смещения шарошек в плане Ix - является переменной и зависит от прочностных характеристик

подшипника 4 и толщины шарошек 2. С увеличением 1Х улучшается процесс обработки стенок скважины, так как улучшается вынос шлама, увеличивается кольцевое пространство, но уменьшается прочностная характеристика, и наоборот, с уменьшением tx увеличивается прочность корпуса и шарошки, на ухудшаются условия обработки.

Вкладыш 6 совместно с «тулкой также играет роль фиксатора . ограничивая перемещение шарошек 2 относительно друг друга вдоль оси и исключая, таким образом, торможение шарошек 2. Формула изобретения Шарошечный калибратор, содержащий корпус, установленные на корпусе посредством подшипников шарошки и расположенные между шарошками подшипники в виде сопряженных между собой поверхностей соседних подшипников, отличаю-, щ и и с я тем, что, с целью повышения эффективности калибратора путем возможности увеличения срока службы подшипников и расширение функциональных возможностей калибратора путем установки дополнительных калибрующих элементов, он снабжен дополнительными шарошками и

вкладышами, а подшипники выполнены длиной, равной длине шарошек, и с криволинейным пазом переменной глубины, уменьшающейся к концам паза, охватывающим половину наружной поверхности подшипника до диаметральной плоскости, причем максимальная глубина паза К определяется из выражения К 21х sin , где 1Х

- величина смещения шарошек в плане; а - угол расположения шарошек от оси калибратора, а размеры вкладышей выполнены равными размерам пазов/.внутренняя поверхность вкладышей конгруэнтна донной части пазов, а радиус наружной поверхно- сти равен радиусу подшипника, при. этом вкладыши установлены в пазах, а дополнительные шарошки - на подшипниках с вкладышами.

Фаг.1-фиг.З

Составитель А.Скулаков Редактор В.Бугренкова Техред М.МоргенталКорректор Т.Малец

Заказ 861Тираж,Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

А-А

It

ОС

Изобретение относится к нефтяному, геологоразведочному и нефтепромысловому машиностроению, а именно к конструк- циям шарошечных калибраторов, применяемых при бурении скважин различного назначения. Цель - повышение эффективности калибратора путем возможности увеличения срока службы подшипников и расширение функциональных возможностей калибратора путем обеспечения возможности установки дополнительных калибрующих элементов. На корпусе калибратора установлены шарошки посредством подшипников. Между шарошками расположены подшипники длиной, равной длине шарошек и с криволинейным пазом переменной глубиной, уменьшающейся к концам паза. Пазы охватывают половину наружной поверхности подшипника до диаметральной плоскости. Максимальная глубина паза «Ј. где I х - величина смещения шарошек; а - угол расположения шарошек от оси калибратора. В пазах устанавливают вкладыши. Размеры вкладышей равны размерам пазов. Внутренняя поверхность вкладышей конгруэнтна донной части пазов. Радиус наружной поверхности равен радиусу подшипника. Калибратор имеет дополнительные шарошки, которые устанавливают на подшипники. При проработке изгибов на подшипники могут быть установлены дополнительные шарошки. 3 ил. ш С