Гидравлический расширитель Советский патент 1976 года по МПК E21B7/28 

1

Изобретение относится к гидравлическим расширителям, предназначенным для расширения ствола или фрезерования обсадных труб при креплении, ликвидации поглош,ений промывочной жидкости и других работах в скважине.

Известен гидравлический расширитель, включаюший корпус с ниппелем в верхней части, шпиндель, шток с дросселем, стопорное устройство и породоразрушающие органы.

Недостатком расширителя является ненадежность работы его механизма, удерживаюш,его породоразрушаюш,ие органы (лапы с шарошками) в транспортном положении, одним из элементов которого является пружина, препятствуюшая преждевременному раскрытию лап при спуске инструмента в скважину. В случае заклинки шпинделя в корпусе или заполнения шламом пространства под шпинделем расширитель не может быть возврашен в исходное транспортное положение, так как усилия пружины мехапизма возврата лап в этом случае становится недостаточно.

Предлагаемое устройство отличается от известных тем, что ниппель расширителя спабжен втулкой, взаимодействуюшей через стопорное устройство со шпинделем, причем стопорное устройство выполнено в виде секторного вкладыша, закрепленного на шпинделе с

помошью разрезных пружинных колец, нижняя часть которого установлена в круговом пазу шпинделя, а верхняя - в круговой проточке втулки.

Эти отличия способствуют повышению надежности перевода расширителя из транспортного положения в рабочее.

На фиг. 1 изображен описываемый гидравлический расширитель в транспортном положении, продольный разрез; на фиг. 2 - то же, при расширении ствола скважины; на фиг. 3- секторный вкладыш стопорного устройства, продольный разрез; на фиг. 4 - разрез по А-А на фиг. 3; на фиг. 5 - замковое соединение втулки расширителя с его ниппелем, продольный разрез; на фиг. 6 - разрез по Б-Б на фиг. 5; на фиг. 7 - разрез по В-В на фиг. I; на фиг. 8 - разрез но Г-Г на фиг. 7; на фиг. 9 - вид по стрелке Д на фиг. 8.

Гидравлический расширитель состоит из корпуса 1, в нижней части которого в центральном проходном канале размещен отражатель 2 струи промывочной жидкости, а над ним в продольных боковых прорезях корпуса на осях 3 закреплены лапы 4 с породоразрушающими элементами 5, которые могут быть выполнены в виде шарошек, лезвий пли лопастей. Внутри корпуса 1 размещен полый

шпиндель 6 с поршнем 7 на наружной поверхности и с полым штоком 8, прикрепленным к его нижней части. На наружной поверхности штока 8 выполнены кулачки 9, взаимодействуюш,ие с лапами 4 при переводе их из транспортного положения в рабочее и обратно. Внутри штока 8 установлен дроссель 10, выполненный в виде сменной насадки, необходимой для создания па поршне 7 перепада давления при прокачивапии промывочной жидкости через расширитель.

К верхней части корпуса 1 при помош,и резьбы присоединен ниппель 11, между которым и шпинделем размеш,ены шпонки 12, передаюш,ие крутяш,ий момент от шпинделя 6 к корпусу, допуская перемеш,ение последнего в осевом паправлении. Ниппель 11 снабжен резьбовой втулкой 13, между которой и шпинделем 6 размеш,ен секторный вкладыш 14 стопорного устройства, препятствуюш,его осевому перемеш,ению корпуса 1 относительно шпинделя 6 при транспортировке расширителя в скважину.

Стопорное устройство состоит из одного {или двух) разрывного секторного вкладыша 14, который закреплен на шпинделе 6 с помош,ыо разрезных пружинных колец 15 и 16, при этом пилшяя часть вкладыша установлена в круговом пазу 17 шпинделя, а верхняя - в круговой проточке 18 втулки 13.

Для предотвраш,ения отворота резьбовой втулки 13 при транспортировке расширителя в скважине она снабжена замком, выполненным в виде кольца 19 с торцовыми выступами, входящими в ответные пазы на нижней торцовой поверхности втулки 13 и выступами на внутренней поверхности, входяш,ими в ответные пазы па наружной поверхности ниппеля 11. Кольцо 19 и резьбовую втулку 13 соединяют между собой при сборке расширителя с помош,ью пружинного кольца 20, располагаемого в канавке, выполненной на наружной поверхности торцовых выступов соединяемых деталей.

Оси 3 лап 4 закреплены в корпусе 1 расширителя при помош,и упорных винтов 21 и пружинных шайб 22 и 23. При сборке расширителя оси 3 перемеш,ают в крайнее положение в отверстиях корпуса 1 при помош,и монтажного болта (на чертеже не показан) за счет прогиба пружинных шайб 22 и окончательно фиксируют упорными винтами 21, имеющими для контровки соединения на своей головке лыски Е и пружинные шайбы 23.

Расширение ствола скважины предлагаемым устройством осуществляют следующим образом.

Перед спуском в скважипу в расширителе устапавливают секторный вкладыш 14 стопорного устройства и затем при помощи резьбовой втулки 13 производят предварительное натяжение вкладыша в положение, препятствующее взаимному перемещепию корпуса 1 относительно шпинделя 6. При вращении втулки 13 относительно ниппеля 11 расширитель приводят в трапспортное положение, при этом лапы 4 с породоразрушающими элементами 5 принудительно заходят за габариты корпуса 1 расширителя и удерживаются в его боковых прорезях. Для исключения преждевременного раскрытия расщирителя тарированное среднее сечение его секторного вкладыща 14 подбирают таким образом, чтобы осевое усилие, создаваемое вытесняемой жидкостью трением о стенки скважины и другими силами, препятствующими спуску инструмента, было меньше усилия, необходимого для разрыва секторного вкладыша.

При спуске расширителя в скважину к

нижнему концу его корпуса 1 при помощи резьбы присоединяют центратор, а к верхнему концу шпинделя 6 при помощи резьбы - бурильные трубы. При достижении расширителем места начала расширения ствола скважины включают буровые насосы, а инструмент приводят во вращение. Промывочная жидкость, пропикая во внутреннюю полость шпинделя 6 и соединенного с ним штока 8 за счет местного сопротивления в насадке дросселя 10, создает перепад давления внутри расширителя, которое через отверстия 24 в шпинделе передается на корпус 1. Этот перепад давления воздействует на кольцевую площадку корпуса, расположенную над поршнем 7,

создавая усилие, поднимающее корпус вверх и способствующее разрыву секторного вкладыша 14 стопорного устройства. После разрыва последнего перемещение корпуса 1 вверх вызывает выдвижение кулачками 9 штока 8,

соединенных с корпусом лап 4 за габариты расширителя. Лапы, раздвигаются и их породоразрушающие элементы 5 (шарошки, лопасти, лезвия) постепенно врезаются в стенки скважины или в стенку трубы в случае ее прорезания и торцевания расширителем. При предельном раскрытии лап 4 расширителя и его вращении он разбуривает цилиндрическую скважину, диаметр которой больше ее первоначального ствола, а истекающая из насадки

дросселя 10 промывочная жидкость, отражаясь от отрал ателя 2, выносит разбуренную породу па поверхность скважины.

По окончании расширения ствола скважины выключают буровые насосы и приподымают расширитель над забоем, при этом его лапы 4 под действием собственного веса и веса корпуса 1 возвращаются в транспортное положение, после чего расширитель свободно извлекают из скважины.

Формула изобретения

1. Гидравлический расширитель, включающий корпус с ниппелем в верхней части, шпиндель, шток с дросселем, стопорное устройство и породоразрушающие органы, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности перевода расширителя из транспортного положения в рабочее, пиппель снабжен втулкой, взаимодействующей через стопорное

устройство со шпинделем.

2. Гидравлический расширитель по п. 1, отличающийся тем, что стопорное устройство выполнено в виде секторного вкладыша, закрепленного на шпинделе с помощью разрезных пружинных колец, нижняя часть которого установлена в круговом пазу шпинделя, а верхняя - в круговой проточке втулки.

р-хЧст

k :li//

I

.М

Фиг, 9 Vus. 8