Расширитель Советский патент 1982 года по МПК E21B7/28 

Изобретение относится к буровой технике, в частности к устройствам, предназначенным для расширения скважин в процессе бурения.

Известен расширитель, выполненный в виде трубчатого стального корпуса с резьбами на обоих кошшх, боковая по-. верхность которого оснащена алмазами. Алмазоносная матрица расширителя выполнена в виде штабиков полосчатой 1 .

Недостатком такого расширителя является то, что его алмазоносная матрица, работая в абразивной среде, довольно быстро изнашивается, теряя при этом первоначальный размер. Вследствие этого расширитель не может выполнять свои рабочие функции и становится непригодным к дальнейшей эксплуатации, хотя его алмазоносная матрица полностью не изношена. Увеличить срок эксплуата- шии этого расширителя путем раздачи его корпуса не представляется возможным.

так как вэ-за возникающей при этом окружной деформации происходит нарушение крепления пластин в корпусе.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по техничеекой сущности и достигаемому эффекту является расширитель бурового устройства, состоящий вэ цилиндрического корпуса с внешней резьбовой частью, на наружной поверхности которого в пазах размещены рабочие эле10менты в виде пластин, с вставками из износостойких материалов. Между пазами в корпусе выполнены канавки 2.

Недостаток этого устройства заключа15ется в том, что его конструкция не позволяет увеличить размеры расширителя за счет раздачи его внутреннего диаметра. Это связано с тем, что канавки лишь частично локализируют окружную

20 деформацию в объеме металла под ними. Значение этой локализированной деформации столь незначительно, что наружный диаметр расширителя увеличивается при 3976 этом на очень ыапую величину. При дальнейшем увеличевгЕГИ окружной деформации, вследствие упрочнения металла, окруясная дефор 1ация охватывает всю стенку расширителя, что прт-тодит к разрушеншо креплетм алмазоносных пластин в корпусе. Кроме того, закрепление алмазоносных пластин в корпусе расширителя не совсем надежное, что может пргоести к вьходу расширителя из строя. Целью изобретения является повышение долговечности расширителя путем восстановления первоначальных размеров после частичного износа. Поставленная цель достигается тем, что в расширителе, содержащем циливдргг-шский корпус с внешней резьбовой частью, на наруя ;ной поверхности которого в паузах размещены рабочие элементы в виде пластин, с вставками из износостойкого материала, а между выполнены канавки, боковые поверхности :канавок выполнены по форме кривых вто- порядка, а основание выполнено в виде участков граней правильного много yronbtfHKa, описанного на окрун ности, ра диус которой определяется из R .rgn +(0,48-0,56)t , где гQ - радиус внутренней поверхност расширитегш; t - толщина стенки под пазами, при этом отношение суммы ширин участков основания канавок к длине окружност в}гутренней поверхности расширителя, про порционально отношению толщины стенки иод канавкой к толщине стенки под пазом а на внутренней поверхности корпуса под его внешней резьбовой частью выполнена вытачка, длина которой на 0, превы шает длину наружной резьбовой, части. На фиг. 1 показан расширитель бурового устройства,продольный разрез; на фиг.2-разрезА А на фигД .в местах крепл шш рабочих элементов;ш фиг. вз вариантов крепления пластинки в ггазу корп са;нафиг.4 -схема раздачи расзяиртеля деформирующим элементом. Расширитель состоит из корпуса 1, имеющего резьбовую поверхность 2 и внутрентпою поверхность 3, радиусом г . В корпусе выполнены паз 4, в которых размещены рабочие элементы 5. Между пазами имеются канавки 6, у которых образ5тощие боковых поверхностей 7 выполнены в виде кривых второго порядка, а основание 8 выполнено в виде участков граней правильного мно гоугольнтпса, описанного на окружности, радиус которой определяется кз зависимостиF + (O.48 + 0,56)t , где fg - радиус внутренней поверхности расширителя; t - толщина стенки под пазами. Отношение суммы ширины оснований 8 6 к длине окружности радиусом Г.вп пропорпионаяьно отношению толщины стенки под канавкой к толщине стенки под пазом. На внутренней поверхности 3, корпуса 1 под его резьбовой поверхностью 2 выполнена кольпевая выточка 9, длина которой на O,6.rgn, а глубина должна быть больше разности наружного радиуса деформирующего элемента 10 с радиусом внутренней поверхности расширителя. Паз 4 имеет в поперечном сечении форму трапеции. Пластины 5 выполнены также в виде трапеиш, причем для удобства сборки пластин в корпусе большее основание трапеции пластинок не превышает меньшего основания тралении па за 4. Работа расширителя осуществляется следующим образом. Бурение скважины новым расширителем осуществляют до потери его наружного диаметра до заданной величины. При этом до 50% алмазов алмазоносных пластин оказываются неиспользованными. Расширитель подню ают на поверхность и приступают к его поперечному растяги вашпо. Для этого через его внутреннюю лолость протягивают деформирующий элемент 10, диаметр которого больше внутреннего диаметра расширителя на величину, зависящую от износа алмазоносных палстин 5, а также от толщины стешси под канавкой в расширителе. При этом наружный диаметр корпуса увеличивается до первоначального рабочего размера и расширитель может быть использован повторно для бурения скважины. Предложенное конструктивное выполнение расширителя позволяет раздавать его корпус деформирующим элементом на требуемую степень деформации. При этом выполнение радиуса, определяющего толщину стенки под канавкой, а также ширин участков оонования канавок, соответственно указанным соотношениям, дозволяет локализировать требуемую деформацию с учетом упрочнения для пластичных металлов в объеме, ограниченном канавками. Е случае, если радиус, определяюпгай толщину стенки под кйнавкой, выполнен больше, . чем расчитанный по указанному соотношению, то вознпкающее упрочнение металла повышает предел текучести материала и деформация охватывает все поперечное сечение расширителя. Это приводит к разрушению крепления пластин в корпусе. При выполнении радиуса меньше диапазона указанного соотношения снижаются прочностные свойства корпу са и при его работе может наступить раз рушение. Выполнение образующих боковых поверхностей канавок в виде кривых второго порядка, обеспечивает плавное изменение деформации по высоте канавки с уменьшением ее по мере, увеличения радиуса корпуса. Выполнение основания канавок в виде участков граней правильного многоуготшника обеспечивает осе- симметричность деформации, т.е. увеличение как шаговых размеров, так и нару 1сного диаметра каждой из алмазосодер жапгах пластин на одну и ту же величину Наличие под наружной резьбовой частью внутренвей выточки указанной длины лишает деформации эту часть корпуса и предохраняет ее от воздействия деформации соседнего участка корпуса. Формулаизобретения Расширитель, содержащий пилиндричео кий корпус с внешней резьбовой частью, на наружной поверхности которого в паза размешены рабочие элементы в виде плас тин с вставк 1ми из износостойкого мате- риала, а между пазами выполнены кана&ки,отличающийся тем, что, с целью поылшения долговечности путем восстановления первоначальных размеров после частичного износа, боковые поверхности канавок выполнены по форме кривых второго порядка, а основание канавок выполнено в виде участков граней правильного многоугольника, описанного на окружности, радиус которой определяется ю формулы R Г8П+(0,4,8 + 0,56)1, где Гдп - радиус внутренней поверхности расширителя; t - толщина стенки под пазами, при этом отношение суммы пгарин участков основания канавок к длине окружности внутренней поверхности расширителя пропорционально отношению толщины стенки под канавкой к тсжгаине стенки под пазом, на внутренней поверхности корпуса под егс внешней резьбовой частью выполнен выточка, длина которой на О,6Гвг, превышает длину наружной резьбовой час . Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Бугаев А. А. и др. Синтетические алмазы в геологоразведочном бурении. Киев, Наукова думка , 1978, с. 110-111, 2. Корнилов Н. И. и др. Породоразру шаюший инструмент для геологоразведочных скважин. М., Недра, 1979, с. 87 (прототип).

Ьг

Фиг.1

10

У

Z//22 2