Расширитель Советский патент 1982 года по МПК E21B10/32 

(5) РАСШИРИТЕЛЬ

1

. Изобретение относится к буровому i инструменту, а именно к расширителям,

используемым для расширения ствола скважин в заданной зоне.

Известен расширитель, содержащий породоразрушающий орган с размещенным внутри турбинным приводом и механизмом поворота породоразрушающего органа в виде зубчатой рейки, соединенной с поршнем, и зубчатого сектора, связанного с валом турбинного привода и взаимодействующего с зубча той рейкой l J.

Недостатком этого расширителя является низкая надежность, особенно в скважинах малого диаметра, обусловленная эксцентричным расположением породоразрушающего органа, что нарушает центровку корпуса, а также передачей всей нагрузки от породоразрушающего органа на зубчатое зацепление,

что приводит к быстрому его износу.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемо-,

му результату является расширитель, содержащий корпус с боковыми пазами для размещения породоразрущающих органов, соединенных с корпусом с возможностью поворота и выполненных с зубчатым сектором, подпружиненный полый поршень с полым штоком, выполненным с зуб-чатой рейкой на наружной поверхности для взаимодействия с зубчатым сектором породоразруиающих органов и образующим с корпусом надпоршневую полость, гидравлически связанную с полостью колонны труб, и подпоршневую полость 2.

Недостатком расширителя является также низкая надежность в работе изза передачи всей нагрузки от рабочих органов на зубчатое зацепление.

Цель изобретения - повышение надежности работы расширителя путем уменьшения нагрузки на зубья зацепления.

Это достигается тем, что в расши- . рителе, содержащем корпус с боковыми 3Э пазами для размещения породрразрушающих органов, coJeдинeнныx с корпусом с возможностью поворота и выполненных с зубчатым секторомi подпружиненный полый поршень с полйи штоком, выполненным с зубчатой рейкой на наружной поверхности для взаимодействия с зуб чатым сектрррм породоразрушающих органов и образующим с корпусом иадпоршнёвую полость, гидравлически связанную с полостью колонны бурильных труб, и подпоршневую полость, пьршень выполнен с каналом, соединяющим над-и подпоршневую полости, кор пус - с кольцевой расточкой, а полый шток - с ответным буртом, установлен ным с возможностью размещения в коль цевой расточке. На фиг. 1 изображен расширитель в транспортном положении, общий вид; на фиг. 2 - то же, в рабочем положении; на фиг. 3 сечение А-А на фиг. Расширитель включает полый корпус 1, соединенный через верхний переходник 2 с колонной бурильных труб Нижний конец полого корпуса 1 через нижний пере.ходник l связан с центрирующим долотом 5. Внутри корпуса 1 установлен с возможностью осевого перемещения поршень 6, выполненный заодно с полым штоком 7, на наружной поверхности которого выполнена зубча тая рейка 8, Для обеспечения самоцентровки расширителя минимальное ко личество реек 8 равно трем. Корпус 1 выполнен с пазами с| , в которых на пальцах 9 установлены порьдоразрушающиеорганыв виде лопастей 10 с зуб.чатым сектором 11, входящим в зацепление с зубчатой рейкой 8. Нижний конец полого штока 7 проходит внутри направляющей втулки 12 и снабж,ен опорной втулкой 13, опирающейся на пружину , которая размещена в полости нижнего переходника . Надпорш невая полость d постоянно сообщается с полостью колонны бурильных труб а подпоршневая полость - с надпоршневой полостью ff через канал 2 в стенке полого штока 7 и через коль цевой зазор б с затрубным пространством. Шток 7 выполнен с буртом 15 для взаимодействия с кольцевой расточкой 16 корпуса 1 для изоляции под поршневой полости -в от затрубного пространства в рабочем положении лопастей 10. В стенке полого штока 7 выше рейки 8 и в стенке корпуса 1 выполнены каналы 6 и Ясдля очистки лопастей 10 и забоя от шлама. Поршень & и полый шток 7 снабжены уплотнениями 1/. На наружной поверхности корпуса 1 над каждым пазом а установлены опорные плиты 18, с которыми контактируют лопасТи 10 при полном их раскрытии. Расширитель работает следующим образом. На колонне бурильных труб 3 расширитель спускается в скважину и через них осуществляется подача промывочной жидкости, под давлением которой поршень 6 вместе со штоком 7 перемещается вниз и сжимает пружину . При этом зубья рейки 8 взаимодействуют с зубчатым сектором 11 лопастей 10 и поворачивают их вокруг пальца 9. Лопасти 10 своими режущими кромками внедряются в породу и при вращении труб 3 осуществляют разрушение породы. Давление рабочей жидкости постепенно увеличивают до раскрытия лопастей на kS . При этом жидкость из надпоршь/Ьзой зоны d через канал Z протекает в подпоршневую полость В и далее, через кольцевой зазор д в затрубное простраснтво. В этом случае давление в полости -б равно давлению в скважине. При повороте лопастей 10 на угол 5 кольцевой зазор б перекидывается буртом 15. Давление в полости становится равным давлению в полости б о При этом усилие на зубчатый сектор 11 минимальное и равно усилию от давления жидкости на площадь поперечного сечения стенки полого штока 7. Дальнейшее раскрытие логэастей 10 осуществляется движением вниз колонны бурильных труб 3. Лопасти 10 опираются на забой и занимают рабочее положение с углом раскрытия 90 , при котором они контактируют с опорной плитой 18. Нагрузка на зубчатое зацепление рейки 8 и зубчатого сектора 11 отсутствует. Очистка забоя осуществляется промывочной жидкостью, подаваемой через каналы 6 и яс. Центрирующее долото 5 в процессе работы находится в пилот-скважине и обеспечивает центровку расширителя на забое. После расширения скважины на заданную величину подачу жидкости прекращают и расширитель приподнимают над забоем. При этом пружина 1 через опорную втулку 13 перемещает полый шток 7 с поршнем 6 в верхнее положение и лопасти 10 через зубчатое зацепление устанавливаются в транспорт ное положение. После этого расшири- тель извлекают из скважины. Применение данного расширителя позволяет повысить его надежность и долговечность за счет разгрузки зубч того зацепления рейки и сектора лопа тей. Формула изобретения Расширитель, содержащий корпус с боковыми пазами для размещения породоразрушающих органов, соединенных с корпусом с возможностью поворота и выполненных с зубчатым сектором, подпружиненный полый поршень с полым штоком, выполненным с зубчатой рейко на наружной поверхности для взаимоде ствия с зубчатым сектором породоразрушаЮщих органов и образующим с корпусом надпоршневую полость, гидравлически связан ю с полостью колонны бурильны х труб, и подпоршневую полость отличающийся тем, что, с целью повышения надежности работы расширителя путем уменьшения нагрузки на зубья зацепления, полый поршень выполнен с каналом соединяющим нади подпоршневую полости, корпус с кольцевой расточкой, а полый шток С ответным буртом, установленньмн с возможностью размещения в кольцевой расточке. ИcYoчники информации, принятые во -в нмание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР V 2р6Аб9, кл. Е 21 В 9/28, 1963. 2.Патент США ff 3506077, кл. 175-267, опублик. 1970.

rjg

74 и

S

fff.f

0W.f

10

A-A

fe