RU158888U1

RU158888U1 - LARGE DIAMETER WELL EXPANDER

Info

Publication number: RU158888U1
Application number: RU2015137606/03U
Authority: RU
Inventors: Александр Алексеевич Кабашов; Семён Александрович Кабашов
Original assignee: Александр Алексеевич Кабашов; Семён Александрович Кабашов
Priority date: 2015-09-03
Filing date: 2015-09-03
Publication date: 2016-01-20

Abstract

1. Расширитель для бурения скважин большого диаметра, включающий в себя кольцевой корпус, центральный цилиндрический вал, расположенный вдоль его продольной оси, и шарошечный инструмент в виде наклонных балок с буровыми зубками, закреплённых между кольцевым корпусом и центральным цилиндрическим валом, причём кольцевой корпус соединён с центральным цилиндрическим валом наклонными распорками, буровые зубки плотно вставлены в карманы наклонных балок и направлены наружу и вперёд, а центральный цилиндрический вал с торца содержит приспособление для крепления к внешнему приводному средству, отличающийся тем, что в качестве приспособления для крепления к внешнему приводному средству в хвостовой части содержит цилиндрическую головку с внутренней резьбой, диаметр которой превышает диаметр центрального цилиндрического вала, наклонные балки с буровыми зубками содержат ступенчатые уступы, которые несут карманы для закрепления буровых зубков, а каждый буровой зубок хвостовой частью запрессовывается в эти карманы, причём наклонные балки с буровыми зубками по отношению к продольной оси кольцевого корпуса наклонены под углом, заключённым в промежутке 22-47 градусов, число балок с буровыми зубками составляет три и располагаются они относительно плоскости кольцевого корпуса так, что угол между ними составляет 120 градусов.2. Расширитель для бурения скважин большого диаметра по п. 1, отличающийся тем, что передний конец центрального цилиндрического вала снабжён резьбой.3. Расширитель для бурения скважин большого диаметра по п. 1, отличающийся тем, что передний конец центрального цилиндрического вала заострён.4. Расшир1. An extender for drilling large diameter wells, including an annular body, a central cylindrical shaft located along its longitudinal axis, and roller cone tools in the form of inclined beams with drill teeth fixed between the annular body and the central cylindrical shaft, and the annular body is connected to the central cylindrical shaft with inclined struts, drill teeth are tightly inserted into the pockets of the inclined beams and directed outward and forward, and the central cylindrical shaft from the end contains a device beating for attachment to an external drive means, characterized in that, as a fixture for attaching to an external drive means in the rear part contains a cylindrical head with internal thread, the diameter of which exceeds the diameter of the central cylindrical shaft, inclined beams with drill teeth contain step ledges that carry step ledges pockets for fastening drill teeth, and each drill tooth with the tail part is pressed into these pockets, and inclined beams with drill teeth in relation to Aulnay axis of the annular body are inclined at an angle in the interval concluded 22-47 degrees, the number of beams with drilling teeth is three and they are arranged with respect to the plane of the annular body so that the angle therebetween is 120 gradusov.2. The extender for drilling large diameter wells according to claim 1, characterized in that the front end of the central cylindrical shaft is threaded. 3. The extender for drilling large diameter wells according to claim 1, characterized in that the front end of the central cylindrical shaft is pointed. 4. Expand

Description

Заявляемая полезная модель относится к породоразрущающим устройствам, для уширения уже имеющихся скважин.The inventive utility model relates to rock cutting devices for widening existing wells.

Из технической литературы известны расширители для бурения скважин (Масленников И.К. Буровой инструмент. Справочник. М.: Недра, 1989, с. 84. рис. 2.1.22). Также известны подобные решения из патентных источников, например, Расширитель для бурения скважин большого диаметра (Патент №2012813 опубликовано 15.05.1994), включающий корпус и закрепленные на нем ярусообразно лапы с консольно установленными на них между лапами и корпусом шарошками с клиновидным вооружением, при этом, с целью повышения производительности расширителя в вязких и тугоплавких грунтах, минимальное расстояние между шарошкой и корпусом равно или превышает высоту клиновидного вооружения шарошки.Extenders for drilling wells are known from the technical literature (Maslennikov IK Drilling tool. Handbook. M: Nedra, 1989, p. 84. Fig. 2.1.22). Similar solutions are also known from patent sources, for example, an Expander for drilling large-diameter wells (Patent No. 20122813 published 05/15/1994), which includes a body and legs mounted on it in a tiered manner with cantilever arms with cantilever arms mounted between them and the body, while , in order to increase the performance of the expander in viscous and refractory soils, the minimum distance between the cone and the casing is equal to or greater than the height of the cone-shaped wedge-shaped armament.

Недостатком известной конструкции является низкая эффективность работы, низкая надежность, а также высокая материалоемкость, при производстве изделия.A disadvantage of the known design is the low efficiency, low reliability, as well as high material consumption in the manufacture of the product.

Наиболее близким аналогом к заявляемому устройству, является расширитель для бурения скважин большого диаметра (Патент № US 5417292 опубликовано 23.05.1995), расширитель содержит трубчатый корпус и центральный вал. Вал проходит в продольном направлении по оси выше верхнего края корпуса и прикреплен к приводному средству. Множество разнесенных под углом вертикальных пластин прикреплены к внутренней стенке, между корпусом и валом. Каждая из пластин имеет треугольную форму. На каждой из пластин установлено множество бурильных зубцов. Зубцы расположены вниз и наружу, под углом в направлении по часовой стрелке или против часовой стрелки. Зубцы на соседних пластинах смещены друг относительно друга на определенный угол, что приводит к практически уникальной круговой траектории каждого зубца, при повороте расширителя. Множество зубцов устанавливают на нижней части расширителя, расположенных вниз и наружу под углом, в любом направлении по часовой стрелке или против часовой стрелки.The closest analogue to the claimed device is an expander for drilling large diameter wells (Patent No. US 5417292 published 05/23/1995), the expander contains a tubular body and a central shaft. The shaft extends longitudinally along the axis above the upper edge of the housing and is attached to the drive means. Many angularly spaced vertical plates are attached to the inner wall, between the housing and the shaft. Each of the plates has a triangular shape. On each of the plates there are many drill teeth. The teeth are down and out, at an angle in the clockwise or counterclockwise direction. The teeth on adjacent plates are offset from each other by a certain angle, which leads to an almost unique circular path of each tooth when the expander is rotated. Many teeth are mounted on the bottom of the expander, located down and out at an angle, in either direction, clockwise or counterclockwise.

К недостаткам конструкции также можно отнести низкую эффективность работы, низкую надежность, а также высокую материалоемкость, при производстве изделия.The design flaws also include low work efficiency, low reliability, as well as high material consumption in the manufacture of the product.

Целью заявляемой полезной модели является устранение перечисленных недостатков для достижения таких технических результатов, как увеличение эффективности работы устройства, повышение надежности, а так же снижение материалоемкости.The purpose of the claimed utility model is to eliminate the listed disadvantages to achieve such technical results as increasing the efficiency of the device, increasing reliability, as well as reducing material consumption.

Поставленная цель достигается следующим образом: расширитель для бурения скважин большого диаметра, включающий в себя кольцевой корпус, центральный цилиндрический вал, расположенный в вдоль его продольной оси и шарошечный инструмент в виде наклонных балок с буровыми зубками, закрепленных между кольцевым корпусом и центральным цилиндрическим валом, причем кольцевой корпус соединен с центральным цилиндрическим валом наклонными распорками, буровые зубки плотно вставлены в карманы наклонных балок и направлены наружу и вперед, а центральный цилиндрический вал с торца содержит приспособление для крепления к внешнему приводному средству, при этом в качестве приспособления для крепления к внешнему приводному средству в хвостовой части содержит цилиндрическую головку с внутренней резьбой, диаметр которой превышает диаметр центрального цилиндрического вала, наклонные балки с буровыми зубками содержат ступенчатые уступы, которые несут карманы для закрепления буровых зубков, а каждый буровой зубок хвостовой частью запрессовывается в эти карманы, причем наклонные балки с буровыми зубками по отношению к продольной оси кольцевого корпуса наклонены под углом заключенным в промежутке 22-47 градусов, число балок с буровыми зубками составляет три и располагаются они относительно плоскости кольцевого корпуса так, что угол между ними составляет 120 градусов.The goal is achieved as follows: a reamer for drilling large diameter wells, including an annular body, a central cylindrical shaft located along its longitudinal axis and rolling tool in the form of inclined beams with drill teeth fixed between the annular body and the central cylindrical shaft, the annular body is connected to the central cylindrical shaft by inclined struts, drill teeth are tightly inserted into the pockets of the inclined beams and directed outward and forward, and the central the cylindrical shaft at the end contains a device for attaching to an external drive means, while as a device for attaching to an external drive means in the rear part contains a cylindrical head with an internal thread, the diameter of which exceeds the diameter of the central cylindrical shaft, the inclined beams with drill teeth contain step ledges that have pockets for securing drill teeth, and each drill tooth is pressed into the pockets with the tail portion, and inclined beams with drill teeth with respect to the longitudinal axis of the annular body are inclined at an angle enclosed in the range of 22-47 degrees, the number of beams with drill teeth is three and they are located relative to the plane of the annular body so that the angle between them is 120 degrees.

Расширитель для бурения скважин большого диаметра, в частности может характеризоваться тем, что передний конец центрального цилиндрического вала снабжен резьбой.The reamer for drilling large diameter wells, in particular, may be characterized in that the front end of the central cylindrical shaft is threaded.

Расширитель для бурения скважин большого диаметра, в частности может характеризоваться тем, что передний конец центрального цилиндрического вала заострен.The extender for drilling large diameter wells, in particular, may be characterized in that the front end of the central cylindrical shaft is pointed.

Расширитель для бурения скважин большого диаметра, в частности может характеризоваться тем, что диаметр цилиндрической головки с внутренней резьбой превышает диаметр центрального внутреннего вала.The extender for drilling large diameter wells, in particular, may be characterized in that the diameter of the cylindrical head with internal thread exceeds the diameter of the central inner shaft.

Расширитель для бурения скважин большого диаметра, в частности может характеризоваться тем, что каждый карман для закрепления бурового зубка снабжен боковым овальным отверстием.The extender for drilling large diameter wells, in particular, can be characterized in that each pocket for securing the drill tooth is provided with a lateral oval hole.

Расширитель для бурения скважин большого диаметра, в частности может характеризоваться тем, что длина центрального цилиндрического вала не менее чем в два раза превышает внешний диаметр кольцевого корпуса.The extender for drilling large diameter wells, in particular, may be characterized in that the length of the central cylindrical shaft is at least two times the outer diameter of the annular body.

Расширитель для бурения скважин большого диаметра, в частности может характеризоваться тем, что карманы для закрепления буровых зубков имеют внутреннюю конусность для запрессовки зубков.The reamer for drilling large diameter wells, in particular, may be characterized in that the pockets for securing the drill teeth have an internal taper for inserting the teeth.

Расширитель для бурения скважин большого диаметра, в частности может характеризоваться тем, что буровые зубки имеют в хвостовой части конусность для запрессовки в карманах ступенчатых уступов наклонных балок.The extender for drilling large diameter wells, in particular, can be characterized by the fact that the drill teeth have a taper in the rear part for pressing in step pockets of inclined beams in the pockets.

На Фиг. 1 изображен расширитель для бурения скважин большого диаметра, общий вид, на Фиг. 2 вид с торца, на Фиг. 3 ступенчатые уступы с карманами, на Фиг. 4 зубок, где цифрами обозначено следующее:In FIG. 1 shows an expander for drilling large diameter wells, a general view; FIG. 2 is an end view, in FIG. 3 step ledges with pockets, in FIG. 4 cloves, where the numbers indicate the following:

1. кольцевой корпус1. ring housing

2. центральный цилиндрический вал2. central cylindrical shaft

3. наклонные балки с буровыми зубками3. inclined beams with drill teeth

4. наклонные распорки4. inclined struts

5. буровой зубок5. drill tooth

6. цилиндрическая головка с внутренней резьбой6. cylindrical head with internal thread

7. ступенчатые уступы7. stepped ledges

8. карманы для запрессовки буровых зубков8. pockets for mounting drill teeth

9. овальные отверстия карманов9. oval pockets

10. головка бурового зубка10. drill bit head

11. конусный хвостовик бурового зубка11. taper shank

Представленный на фигурах расширитель для бурения скважин большого диаметра устроен следующим образом.Represented in the figures, the expander for drilling large diameter wells is arranged as follows.

К кольцевому корпусу 1 с одной стороны и к центральному цилиндрическому валу 2 с другой, закреплены наклонные балки с буровыми зубками 3. Наклонные распорки 4 также соединяют корпус 1 и вал 2. Буровой зубок 5 расположен на наклонной балке 3. С одной стороны вала 2 расположена цилиндрическая головка с внутренней резьбой 6. Наклонные балки 3 выполнены в виде ступенчатых уступов 7. На наклонных балках 3 имеются карманы для запрессовки буровых зубков 8 и овальные отверстия карманов 9. Буровой зубок 3 состоит из головки бурового зубка 10 и конусного хвостовика бурового зубка 11.To the annular body 1 on the one hand and to the central cylindrical shaft 2 on the other, inclined beams are fixed with drill teeth 3. The inclined spacers 4 also connect the housing 1 and shaft 2. The drill tooth 5 is located on the inclined beam 3. On one side of the shaft 2 is located cylindrical head with internal thread 6. Inclined beams 3 are made in the form of step ledges 7. On inclined beams 3 there are pockets for pressing in drill teeth 8 and oval holes in pockets 9. Drill 3 consists of a head of drill 10 and a tapered tail vetch drilling 11 cloves.

Представленный на фигурах расширитель для бурения скважин большого диаметра действует следующим образом.Represented in the figures, the expander for drilling large diameter wells operates as follows.

На бурильную колонну (на Фиг. не показана) наворачивается расширитель, при помощи цилиндрической головки с внутренней резьбой 6. С другой стороны бурильная колонна крепится к буровому инструменту (на Фиг. не показан), приводящем ее во вращение. С другой стороны расширителя к центральному цилиндрическому валу 2 также накручивается колонна (на Фиг. не показана). Расширитель помещается заостренным концом в устье скважины, подлежащей уширению. Вращаясь, бурильная колонна толкает расширитель, он начинает продвигаться внутрь грунта, срезая головкой бурового зубка 10 грунт. При этом за счет полой конструкции, разбуриваемый грунт свободно преодолевает корпус, не препятствуя дальнейшему продвижению вглубь проходки.A reamer is screwed onto a drill string (not shown in FIG.) Using a cylindrical head with internal thread 6. On the other hand, the drill string is attached to a drill tool (not shown in FIG.), Which rotates it. On the other hand, the expander to the Central cylindrical shaft 2 is also wound column (Fig. Not shown). The expander is placed with a pointed end at the wellhead to be broadened. Rotating, the drill string pushes the expander, it begins to move into the soil, cutting off the soil with the head of the drill tooth 10. At the same time, due to the hollow structure, the drilled soil freely overcomes the casing, without interfering with further advancement deeper into the penetration.

Кольцевой корпус 1, центральный цилиндрический вал 2, наклонные балки с буровыми зубками 3 и наклонные распорки 4 совместно создают открытую структуру, позволяющую разбуриваемому грунту свободно преодолевать конструкцию.An annular housing 1, a central cylindrical shaft 2, inclined beams with drill teeth 3 and inclined spacers 4 together create an open structure that allows the drilling soil to freely overcome the structure.

Также, с целью повышения надежности работы устройства, в конструкции имеется возможность замены сточенных буровых зубков 5 на новые. С этой целью в наклонных балках 3 на ступенчатых уступах 7 предусмотрены карманы для запрессовки буровых зубков 8. Сточенные зубки при помощи клина (на Фиг. не показан) выбивают из овальных отверстий карманов 9. Буровые зубки 5, в свою очередь, имеют конусный хвостовик бурового зубка 11, что в совокупности с внутренней конусностью (на Фиг. не показано) карманов 8 позволяют достаточно просто и надежно закреплять зубки 5.Also, in order to improve the reliability of the device, the design has the ability to replace the drilled drill teeth 5 with new ones. To this end, in inclined beams 3 on stepped ledges 7, pockets are provided for pressing in the drill teeth 8. Stitched teeth using a wedge (not shown in FIG.) Are knocked out of the oval holes of the pockets 9. The drill teeth 5, in turn, have a tapered shank of the drill clove 11, which, in conjunction with the internal taper (not shown in FIG.), of the pockets 8 allows fastening the claws 5 quite simply and reliably.

Так как угол наклона каждого зубка 5 не изменен относительно самой наклонной балки 3 и определяется только конфигурацией кармана 8 в ступенчатом уступе 7, то наклон балки 22-47 градусов определяет, в конечном счете, наклон рабочей кромки зубка 5 к срубаемой поверхности. При этом в случае мягких пород, зубок 5 возможно наклонять под большим углом, а если твердая порода, то необходимо делать небольшой угол наклона к срубаемой поверхности, иначе зубок может 5 застрять в разбуриваемой породе, что в конечном итоге может привести к механическим дефектам расширителя. Таким образом, подбор оптимального угла конфигурации расширителя, позволяет использовать его с большей эффективностью, в широком диапазоне твердости грунта. Кроме того, с целью создания универсальной конструкции, для пород различной твердости предусмотрены зубки, выполненные из различных сплавов. Таким образом, возможно лишь сменой зубков использовать инструмент для широкого перечня пород.Since the inclination angle of each tooth 5 is not changed relative to the inclined beam 3 itself and is determined only by the configuration of the pocket 8 in the step ledge 7, the beam inclination of 22-47 degrees determines, ultimately, the inclination of the working edge of the tooth 5 to the felling surface. In this case, in the case of soft rocks, tooth 5 can be tilted at a large angle, and if hard rock, it is necessary to make a small angle of inclination to the surface being cut, otherwise the tooth 5 may get stuck in the rock being drilled, which may ultimately lead to mechanical defects of the expander. Thus, the selection of the optimal angle of the configuration of the expander, allows you to use it with greater efficiency, in a wide range of soil hardness. In addition, in order to create a universal design, for rocks of various hardness, teeth made of various alloys are provided. Thus, it is possible only by changing the teeth to use the tool for a wide range of breeds.

Таким образом, применение полой конструкции со сменными зубками, позволяет добиться заявляемого технического результата, а именно увеличение эффективности работы устройства, повышение надежности, а так же снижение материалоемкости.Thus, the use of a hollow structure with interchangeable teeth, allows to achieve the claimed technical result, namely, increasing the efficiency of the device, increasing reliability, as well as reducing material consumption.

Промышленная применимость.Industrial applicability.

Заявляемый расширитель для бурения скважин большого диаметра, может быть с успехом применен в качестве надежного инструмента при работе по расширению существующих проходок. И может найти применение, например, в горном деле.The inventive extender for drilling large diameter wells can be successfully used as a reliable tool when working to expand existing penetrations. And it can find application, for example, in mining.

Claims

1. An extender for drilling large diameter wells, including an annular body, a central cylindrical shaft located along its longitudinal axis, and roller cone tools in the form of inclined beams with drill teeth fixed between the annular body and the central cylindrical shaft, and the annular body is connected to the central cylindrical shaft with inclined struts, drill teeth are tightly inserted into the pockets of the inclined beams and directed outward and forward, and the central cylindrical shaft from the end contains a device beating for attachment to an external drive means, characterized in that, as a fixture for attaching to an external drive means in the rear part contains a cylindrical head with internal thread, the diameter of which exceeds the diameter of the central cylindrical shaft, inclined beams with drill teeth contain step ledges that carry step ledges pockets for fastening drill teeth, and each drill tooth with the tail part is pressed into these pockets, and inclined beams with drill teeth in relation to Aulnay axis of the annular body are inclined at an angle in the interval concluded 22-47 degrees, the number of beams with drilling teeth is three and they are arranged with respect to the plane of the annular body so that the angle between them is 120 degrees.

2. The extender for drilling large diameter wells according to claim 1, characterized in that the front end of the central cylindrical shaft is threaded.

3. The extender for drilling large diameter wells according to claim 1, characterized in that the front end of the central cylindrical shaft is pointed.

4. The extender for drilling large diameter wells according to claim 1, characterized in that the diameter of the cylindrical head with internal thread exceeds the diameter of the central inner shaft.

5. The extender for drilling large diameter wells according to claim 1, characterized in that each pocket for securing the drill tooth is provided with a lateral oval hole.

6. The extender for drilling large diameter wells according to claim 1, characterized in that the length of the central cylindrical shaft is at least two times the outer diameter of the annular body.

7. The extender for drilling large diameter wells according to claim 1, characterized in that the pockets for securing the drill teeth have an internal taper for mounting the teeth.

8. The extender for drilling large diameter wells according to claim 1, characterized in that the drill teeth have a taper in the tail portion for pressing in step pockets of inclined beams in the pockets.