ШАРОШЕЧНЫЙ РАСШИРИТЕЛЬВСЕСОЮЗНАЯnAKHTKo-т;;)(I;!1^{?:кAз^ Советский патент 1972 года по МПК E21B10/30 

Изобретение используется при бурении скважин в компоновке с гибкими трубами и забойным двигателем.

Известен шарошечный расширитель, включающий вал, на котором с небольшим зазором последовательно установлены втулки с шарошками. Диаметр шарошек составляет приблизительно Vs диаметра расширителя. Однако при работе такого расширителя с забойным двигателем шарошки врашаются с большим числом оборотов (3000- 4000 об/мин) и вследствие этого быстро .выходят из строя. Кроме того, на валу расширителя могут быть смонтированы эксцентрично расположенные втулки с шарошками. Втулки соединяются с валом шпонкой или посредством безшлоночного соединения с валом, имеющим форму многоугольника. При этом для передачи крутяшего момента вал должен и.меть большое поперечное сечение.

Целью изобретения является повышение прочности и надежности крепления элементов расширителя.

Для этого втулки соединены между собой с ПОМОЩЬЮ муфт путем двойного замкового соединения, включающего на каждой соединяемой детали по два сопрягаемы.х элемента, оси которых смещены одна относительно другой. Па одной детали сопрягаемый элемент выполнен в виде впадины, а на другой - в

виде выступа. В смонтированном расширителе двойные замковые соединения смещены, по крайней .мере, в двух угловых положениях относительно вала и наклонены к оси яоследнего, а узел втулок присоединен к верхней части вала.

Па нижнем конце вала может быть установлен съемный упор.

Кроме того, вал может быть выполнен полым, и в нем установлен стержень, на верхнем конце которого выполнена головка, опирающаяся на пружину и служащая для перекрытия .промывочного канала в случае поломки вала. Па нижний конец стержня навинчен колпачок, упирающийся в нижнюю часть вала расширителя.

Па фиг. 1 схематически изображен предлагаемый расширитель, общий вид; на фиг. 2 - разрезы по А-А, Б-Б и В-В на фиг, 1; на

фиг. 3 изображена втулка; на фиг. 4 - верхняя муфта, присоединяемая к верхней части вала; на фиг. 5 - промежуточная муфта; на фиг. 6 - нижняя муфта.

Верхняя часть вала / присоединена через

переводник 2 к ротору забойного двигателя. Па валу 3 установлены верхняя муфта 4 и втулки 5 с шарошками 6, размещенным Подшипниках 7. Втулки между соб ся с помощью промежуточны

угловое смещение относительно смежных втулок, например 120°. Кроме того, оси втулок наклонены к оси вала расширителя. Втулки между собой соединяются посредством двойного замкового соединения.

Для этого на концах трех одинаковых втулок выполнено по два цилиндрических выступа 9, 10 -ц 11, 12. Ось одного выступа смещена по отношению к оси другого. Эти выступы входят в соответствующие впадины муфт, образуя между собой двойное замковое соединение.

Выступы 10 и 12 на втулке имеют одну и ту же ось О-О, а ось выступов 9 и 11 смещена и параллельна ей. Впадины 13, 14. и 15, 16 на Промежуточной муфте имеют оси, смещенные относительно оси вала и наклоненные к оси последнего под углом 2-4°. Впадины на одном конце промежуточной муфты В поперечном сечении имеют угловое смещение относительно впадин на другом конце. Путем сопряжения соответствующих выступов и впадин на втулках и муфтах создается узел втулок, в котором элементы не могут проворачиваться относительно друг другу за счет системы двойного замкового соединения и незначительного зазора между отверстием втулки 17 и валом расширителя. В промежуточных муфтах предусмотрены направляющие башмаки 8 для вала (с очень незначительным зазором между валом и башмаком).

Узел втулок присоединяется к верхней части вала с помощью верхней муфты 4. Верхняя муфта соединяется с валом аналогично способу крепления втулки и промежуточной муфты. На валу и верхнем конце муфты выполнено по два сопрягаемых элемента 19, 20 и 21, 22, оси которых смещены одна относительно другой. На нижнем конце муфты 4 выполнено ,двойное замковое соединение с втулкой, аналогичное соединению последней с промежуточной муфтой 8. Нижняя муфта 23 служит для соединения узла втулок с переводником 24. На .верхнем конце нижней муфты выполнено двойное замковое соединение, аналогичное соединению втулки с промежуточной муфтой §, а на нижнем концеимеется резьба, соединяющая муфту с переводником 24. Осевое сжатие узла втулок и муфт для предотвращения их разъединения в процессе передачи момента от забойного двигателя через узел втулок за счет сил трения осуществляется гайкой 25, навинчиваемой на нижний конец вала. Новышенное сжатие может, быть достигнуто нагреванием вала до

150°С или при помощи каких-либо крепежных средств. Для смазки опор щарощек предусмотрены каналы 25 и 27 в верхней части вала, во втулках 28, 29 н в промежуточных

муфтах 30, 31.

В случае поломки вала в расширитель встроено предохранительное устройство, выполненное в виде стержня 32, пропущенного через отверстие в валу. Головка стержня 33

опирается на пружину 34. На нижний конец стержня навинчен колпачок 35. При поломке вала стержень опускается, и колпачок перекрывает отверстия для прохода промывочной жидкости к забою. Вследствие этого повышается давление жидкости, которое регистрируется на поверхности. В то же время стержень удерживает нижний .конец вала при лодъеме труб. Расширитель может иметь различное число шарошек, например не три, а

четыре, с соответствующим изменением угла смещения осей соединяемых элементов.

Предмет изобретения

1. Шарошечный расширитель, включающий вал, на котором с небольшим зазором последовательно установлены втулки с шарошками, отличающийся тем, что, с целью повышения прочности и надежности крепления элементов расширителя, втулки последнего соединены между собой с помощью муфт путем двойного замкового соединения, включающего на каждой соединяемой детали по два сопрягаемых элемента, оси которых смещены одна относительно другой; на одной из деталей сопрягаемый элемент выполнен в виде впадины, а на другой - в виде выступа, причем в смонтированном виде расширителя

двойные замковые соединения смещены, по крайней мере, в двух угловых положениях относительно вала и наклонены к оси последнего, а узел втулок присоединен к верхней части вала.

2. Расширитель по п. 1, отличающийся тем., что на нижнем конпе вала установлен съемный упор.

3. Расширитель по п. 1, отличающийся тем, что вал выполнен полым, и в нем установлен

стержень, на верхнем конце которого выполнена головка, опирающаяся на пружину и служащая для перекрытия промывочного капала в случае поломки вала, а на нижний конец стержня навинчен колпачок, упирающийся

в нижнюю часть вала расширителя.

Vut.f

Л-Л

Б-Б

В-В

Фиг.2

;/

(puz.S

. -« «