RU176117U1 - Combined Expander - Google Patents

Combined Expander Download PDF

Info

Publication number
RU176117U1
RU176117U1 RU2017130873U RU2017130873U RU176117U1 RU 176117 U1 RU176117 U1 RU 176117U1 RU 2017130873 U RU2017130873 U RU 2017130873U RU 2017130873 U RU2017130873 U RU 2017130873U RU 176117 U1 RU176117 U1 RU 176117U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
cutting
cylindrical body
tubular cylindrical
expander
face
Prior art date
Application number
RU2017130873U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Вадимович Калинин
Олег Владимирович Калинин
Николай Павлович Чухряев
Станислав Альбертович Рычков
Original Assignee
Владимир Вадимович Калинин
Николай Павлович Чухряев
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Владимир Вадимович Калинин, Николай Павлович Чухряев filed Critical Владимир Вадимович Калинин
Priority to RU2017130873U priority Critical patent/RU176117U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU176117U1 publication Critical patent/RU176117U1/en

Links

Images

Classifications

    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02FDREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F5/00Dredgers or soil-shifting machines for special purposes
    • E02F5/16Machines for digging other holes in the soil
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B7/00Special methods or apparatus for drilling
    • E21B7/28Enlarging drilled holes, e.g. by counterboring
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B7/00Special methods or apparatus for drilling
    • E21B7/28Enlarging drilled holes, e.g. by counterboring
    • E21B7/30Enlarging drilled holes, e.g. by counterboring without earth removal

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Earth Drilling (AREA)

Abstract

Полезная модель относится к горной и строительной промышленности, в частности для бестраншейной прокладки трубопроводов в абразивных породах повышенной крепости, и может быть использована в расширителях при проходке горизонтально-направленных скважин (ГНС) методом обратного расширения с протягиванием трубопровода. Комбинированный расширитель (КР) содержит полый вал (ПВ) 1 с соединительными элементами 2 на концах, на котором закреплен передний режущий узел (РУ) 3, в виде кольцеобразного расширителя (КОР) 4, включающего трубчатый цилиндрический корпус (ТЦК), 5 на переднем торце (ПТ) 6 которого закреплены породоразрушающие вставки (ПВ) 7 с прерывистым армированием, выступающие за боковые наружную (БНП) 8 и внутреннюю (БВП) 9 поверхности ТЦК 5, который жестко связан с ПВ 1 посредством радиально расположенных опорных спиц (ОС) 10, установленных с образованием между ними шламоотводящих окон (ШОН) 11, задний уплотняющий узел (УУ) 12 с диаметром менее диаметра РУ 3, промывочные сопла (ПС) 13. ТЦК 5 разделен на секторы (С) 14 прямолинейными, наклонными в сторону вращения, сквозными вырезами (СВ) 15, с шириной, обеспечивающей постоянный линейный контакт С 14 со стенками скважины в любом продольном сечении ТЦК 5, открывающими дополнительно ШОН 11 в сторону боковых стенок забоя. На каждом из С 14 последовательно и парами закреплены ПВ 7, выполненные соответственно из твердосплавных (ТП) 16 и алмазно-твердосплавных (АТП) 17 круглых пластин равного диаметра и выступающих соответственно попарно, за БНП 8 и БВП 9 ТЦК 5, причем АТП 17 размещены с опережением ТП 16 к торцевой поверхности забоя. Тело 18 ОС 10 выполнено в виде прямого параллепипеда, у которого боковые противоположные грани 19, 20 размещены параллельно сторонам 21 (СВ) 15 ТЦК 5, при этом ОС 10 смещены к заднему торцу 22 ТЦК 5 с образованием керновой полости между торцевой поверхностью забоя и плоскостью передней поверхности (ППП) 23 ОС 10. На ВБП 9 С 14 ТЦК 5 перед ППП 23 ОС 10, перпендикулярно продольной оси ПВ 1 закреплены твердосплавные штыри 24. Задний УУ 12 выполнен в виде режуще-уплотняющего расширителя (РУР) 25. Закрепленные на ПТ 6 ТЦК 5 ПВ 7 имеют отрицательные передние углы к торцевой поверхности забоя, при этом закрепленные на каждом из С 14 пары ПВ 16, 17, выступающие за БНП 8 ТЦК 5 имеют отрицательные передние углы в плане к внешней боковой поверхности резания, а последовательно размещенные за ними пары ПВ 16, 17, выступающие за БВП 9 ТЦК 5 имеют отрицательные передние углы в плане к внутренней боковой поверхности резания. На периферии БНП 8 С 14 ТЦК 5 параллельно сторонам 21 его СВ 15 образованы с выходом к заднему торцу 22 ТЦК 5 открытые пазы 26 со скругленными торцами 27, в дне 28 которых выполнены ПС 29, связанные с ПВ 1 КР посредством радиальных отверстий 30, выполненных в теле 18 ОС 10. А на самом ПВ 1 КР радиально размещены ПС 13, ориентированные на ПВ 7, закрепленные на ПТ 6 ТЦК 5. При этом ПВ 1 КР может быть выполнен разъемным и содержать между КОР 4 и РУР 25 замковое соединение 31. Выполнение КР вышеуказанным способом позволяет повысить эффективность горизонтально-направленного бурения абразивных пород повышенной крепости при проходке ГНС методом обратного расширения с протягиванием трубопровода. 1 с. и 5 з.п., Ил. 9.The utility model relates to the mining and construction industries, in particular for trenchless laying of pipelines in abrasive rocks of increased strength, and can be used in expanders when drilling horizontal directional wells (HPS) by the method of reverse expansion with pulling the pipeline. The combined expander (KP) contains a hollow shaft (PV) 1 with connecting elements 2 at the ends, on which the front cutting unit (RU) 3 is fixed, in the form of an annular expander (KOR) 4, including a tubular cylindrical body (TCC), 5 on the front end face (PT) 6 of which rock-cutting inserts (PV) 7 with intermittent reinforcement are fixed, protruding beyond the lateral outer (BNP) 8 and internal (BVP) 9 of the surface of the shopping center 5, which is rigidly connected to the PV 1 by means of radially spaced supporting spokes (OS) 10 established with education between neither mi of sludge-venting windows (SHON) 11, rear sealing assembly (UU) 12 with a diameter less than the diameter of RU 3, flushing nozzles (PS) 13. TCC 5 is divided into sectors (C) 14 with straight, inclined towards the rotation, through cuts (CB) 15, with a width providing constant linear contact With 14 with the walls of the borehole in any longitudinal section of the TCC 5, which additionally open SHON 11 towards the side walls of the face. On each of C 14 PV 7 are sequentially and in pairs fixed, made of carbide (TP) 16 and diamond carbide (ATP) 17 round plates of equal diameter and protruding in pairs, respectively, for BNP 8 and BVP 9 of the shopping center 5, with ATP 17 placed ahead of TP 16 to the end face of the face. The body 18 of the OS 10 is made in the form of a direct parallelepiped, in which the opposite lateral faces 19, 20 are placed parallel to the sides 21 (CB) 15 of the SCC 5, while the OS 10 is displaced to the rear end 22 of the SCC 5 with the formation of a core cavity between the end surface of the face and the plane the front surface (PPP) 23 OS 10. On VBP 9 С 14 ТЦК 5 in front of the PPP 23 OS 10, carbide pins 24 are fixed perpendicular to the longitudinal axis of PV 1. The rear УУ 12 is made in the form of a cutting-sealing expander (RUR) 25. Fastened to the ПТ 6 TCK 5 PV 7 have negative front angles to the end the face, while fixed on each of the C 14 pairs of PV 16, 17, protruding behind the BNP 8 TCK 5 have negative rake angles in plan to the outer side surface of the cutting, and sequentially placed behind them pairs PV 16, 17, protruding beyond the BWP 9 TCC 5 have negative rake angles in plan to the inner side surface of the cutting. On the periphery of the BNP 8 С 14 ТЦК 5 parallel to the sides 21 of its CB 15, open slots 26 with rounded ends 27 are formed with access to the rear end 22 of the ТЦК 5, at the bottom 28 of which there are PS 29 connected to the air conditioner 1 of the KR through radial holes 30 made in the body 18 OS 10. And on the PV 1 KR itself, PS 13 radially placed, oriented to PV 7, mounted on PT 6 of the shopping center 5 are radially located. At the same time, PV 1 KR can be made detachable and contain a lock connection 31 between KOR 4 and RUR 25. The implementation of the CD in the above way allows you to increase the efficiency horizontally drilling of abrasive rocks of increased strength during the SPS penetration by the method of reverse expansion with pulling the pipeline. 1 sec and 5 z.p., Ill. 9.

Description

Полезная модель относится к горной и строительной промышленности, в частности для бестраншейной прокладки трубопроводов в абразивных породах повышенной крепости, и может быть использована в расширителях при проходке горизонтально-направленных скважин методом обратного расширения с протягиванием трубопровода.The utility model relates to the mining and construction industries, in particular for trenchless laying of pipelines in abrasive rocks of increased strength, and can be used in expanders when drilling horizontally directed wells by the method of reverse expansion with pulling the pipeline.

Известен кольцеобразный расширитель, включающий трубчатый цилиндрический корпус, на переднем торце которого закреплены породоразрушающие вставки с прерывистым армированием, который жестко связан с полым валом посредством радиально расположенных опорных спиц, установленных с образованием между ними шламоотводящих окон, промывочные сопла (Patent US №6789635, МПК Е21В 7/08, 14.09.2014).A ring-shaped expander is known, including a tubular cylindrical body, on the front end of which rock-breaking inserts with intermittent reinforcement are fixed, which are rigidly connected to the hollow shaft by means of radially spaced support spokes installed with the formation of sludge-venting windows between them, flushing nozzles (Patent US No. 6789635, IPC E21B 07/08, 09/14/2014).

Недостаток данного технического решения заключается в низкой эффективности расширения абразивных пород повышенной крепости из-за того, что его породоразрушающие вставки выполнены из твердосплавных элементов, рациональная область применения которых при бурении резанием ограничивается породами средней крепости, поэтому бурение пород повышенной крепости будет осложнено вследствие преждевременного износа породоразрушающих вставок, снижения скорости бурения и производительности. Кроме того, опорные спицы данного расширителя снабжены большим количеством породоразрушающих вставок, разрушающих породу по всей площади забоя, что предопределяет потребность в существенном увеличении усилия подачи и крутящего момента, а следовательно, и энергоемкости процесса расширения скважины. При этом отсутствие выступа породоразрушающих вставок за боковую наружную поверхность трубчатого цилиндрического корпуса предопределяет наличие значительной площади контакта всей боковой наружной поверхности трубчатого цилиндрического корпуса расширителя со стенками скважины, что приводит к увеличению площади трения и, как следствие, к значительным потребным усилиям подачи. Кроме того, после данного кольцевого расширителя в целях зачистки скважины и создания «подушки» для трубопровода требуется дополнительное протягивание бурильной колонны с уплотняющим расширителем.The disadvantage of this technical solution is the low expansion efficiency of abrasive rocks of increased strength due to the fact that its rock-cutting inserts are made of carbide elements, the rational scope of which when drilling by cutting is limited to medium-strength rocks, therefore drilling of rocks of increased strength will be complicated due to premature wear of the rock-breaking inserts, reducing drilling speed and productivity. In addition, the supporting spokes of this expander are equipped with a large number of rock cutting inserts that destroy the rock over the entire face area, which determines the need for a significant increase in the feed force and torque, and hence the energy intensity of the well expansion process. In this case, the absence of a protrusion of rock-cutting inserts beyond the lateral outer surface of the tubular cylindrical body determines the presence of a significant contact area of the entire lateral outer surface of the tubular cylindrical body of the expander with the borehole walls, which leads to an increase in the friction area and, as a result, to significant required feed forces. In addition, after this annular expander, in order to clean the well and create a “pillow” for the pipeline, additional pulling of the drill string with a sealing expander is required.

Также широко известен расширитель уплотняющий типа «бочка», содержащий центральный полый вал с передним и задним элементами крепления и пустотелый цилиндрический корпус, оснащенный породоразрушающими вставками на передней части, промывочные сопла (REAMERS-BARREL-Page1.www/borestore.com/barrel).Also widely known is a barrel-type sealing expander containing a central hollow shaft with front and rear fasteners and a hollow cylindrical body equipped with rock cutting inserts on the front, flushing nozzles (REAMERS-BARREL-Page1.www / borestore.com / barrel).

Недостаток данного технического решения заключается в непригодности использования последнего на абразивных породах повышенной крепости, поскольку данные расширители изготавливаются пустотелыми из листовой стали, подверженной быстрому истиранию, деформациям и имеют плоскую режущую часть не для резания массива, а для измельчения комковатых грунтов перед уплотнением. При этом до применения расширителей данного типа также требуется предварительное протягивание бурильной колонны для расширения ствола скважины режущими расширителями большего диаметра.The disadvantage of this technical solution is the unsuitability of using the latter on abrasive rocks of increased strength, since these expanders are made hollow from sheet steel, subject to rapid abrasion, deformation and have a flat cutting part, not for cutting the massif, but for grinding lumpy soils before compaction. In this case, prior to the use of extenders of this type, preliminary drawing of the drill string is also required to expand the borehole with larger diameter extenders.

Наиболее близким техническим решением является комбинированный расширитель, содержащий полый вал с соединительными элементами на концах, на котором закреплен передний режущий узел, в виде кольцеобразного расширителя, включающего трубчатый цилиндрический корпус, на переднем торце которого закреплены породоразрушающие вставки с прерывистым армированием, выступающие за боковые наружную и внутреннюю поверхности цилиндрического корпуса, который жестко связан с полым валом посредством радиально расположенных опорных спиц, установленных с образованием между ними шламоотводящих окон, задний уплотняющий узел с диаметром менее диаметра режущего узла, промывочные сопла (Комбинированный расширитель для ГНБ. ТехСервисГНБ.www.tsgnb.ru). Данное техническое решение позволяет производить расширение скважины, уплотнение ее стенок и протягивание трубопровода за один проход бурильной колонны, что существенно снижает сроки и себестоимость бестраншейной прокладки трубопровода.The closest technical solution is a combined expander containing a hollow shaft with connecting elements at the ends, on which the front cutting unit is fixed, in the form of an annular expander, including a tubular cylindrical body, on the front end of which rock-cutting inserts with intermittent reinforcement are protruded, protruding beyond the lateral outer and the inner surface of the cylindrical body, which is rigidly connected to the hollow shaft by means of radially spaced support spokes, is installed x therebetween shlamootvodyaschih windows, rear sealing assembly having a diameter less than the diameter of the cutter assembly, the nozzle (Combined expander for HDD. TehServisGNB.www.tsgnb.ru). This technical solution allows for the expansion of the well, compaction of its walls and pulling the pipeline in one pass of the drill string, which significantly reduces the time and cost of trenchless laying of the pipeline.

Недостаток данного технического решения заключается в низкой эффективности расширения скважин в абразивных породах повышенной крепости из-за того, что все его породоразрушающие вставки выполнены из твердосплавных элементов, рациональная область применения которых при бурении резанием ограничивается породами средней крепости, поэтому бурение абразивных пород повышенной крепости будет осложнено вследствие преждевременного износа породоразрушающих вставок, снижения скорости бурения и производительности. При этом наличие сплошного трубчатого цилиндрического корпуса предопределяет значительные площади контакта всей боковой наружной поверхности трубчатого цилиндрического корпуса расширителя со стенками скважины при его вращении, что приводит к увеличению площади трения и, как следствие, к росту потребного крутящего момента. Кроме того, опорные спицы данного расширителя также снабжены большим количеством породоразрушающих вставок, разрушающих породу по всей площади забоя, что предопределяет потребность в существенном увеличении усилия подачи и крутящего момента, а следовательно, и энергоемкости процесса расширения скважины в крепких породах. Помимо этого, отсутствие промывочных сопел на боковой наружной поверхности трубчатого цилиндрического корпуса (особенно в задней его части, не имеющей породоразрушающих вставок) ухудшает условия размыва стенок скважины и смазки этой части трубчатого цилиндрического корпуса промывочной жидкостью.The disadvantage of this technical solution is the low efficiency of the expansion of wells in abrasive rocks of increased strength due to the fact that all of its rock cutting inserts are made of carbide elements, the rational scope of which when drilling by cutting is limited to rocks of medium strength, so drilling of abrasive rocks of increased strength will be complicated due to premature wear of rock cutting inserts, reduced drilling speed and productivity. In this case, the presence of a continuous tubular cylindrical body predetermines significant contact areas of the entire lateral outer surface of the tubular cylindrical body of the expander with the walls of the well during its rotation, which leads to an increase in the friction area and, as a result, to an increase in the required torque. In addition, the supporting spokes of this expander are also equipped with a large number of rock-cutting inserts that destroy the rock over the entire face area, which determines the need for a significant increase in the feed force and torque, and hence the energy intensity of the process of expansion of the well in hard rocks. In addition, the absence of flushing nozzles on the lateral outer surface of the tubular cylindrical body (especially in its rear part, which does not have rock-cutting inserts) worsens the conditions for erosion of the walls of the well and lubrication of this part of the tubular cylindrical body with flushing fluid.

Полезная модель направлена на повышение эффективности горизонтально-направленного бурения абразивных пород повышенной крепости при проходке горизонтально-направленных скважин методом обратного расширения с протягиванием трубопровода, которая достигается за счет того, что в комбинированном расширителе, содержащем полый вал с соединительными элементами на концах, на котором закреплен передний режущий узел, в виде кольцеобразного расширителя, включающего трубчатый цилиндрический корпус, на переднем торце которого закреплены породоразрушающие вставки с прерывистым армированием, выступающие за боковые наружную и внутреннюю поверхности цилиндрического корпуса, который жестко связан с полым валом посредством радиально расположенных опорных спиц, установленных с образованием между ними шламоотводящих окон, задний уплотняющий узел с диаметром менее диаметра режущего узла, промывочные сопла, трубчатый цилиндрический корпус разделен на секторы прямолинейными, наклонными в сторону вращения, сквозными вырезами с шириной, обеспечивающей постоянный линейный контакт секторов со стенками скважины в любом продольном сечении трубчатого цилиндрического корпуса, при этом на каждом из секторов последовательно и парами закреплены породоразрушающие вставки, выполненные соответственно из твердосплавных и алмазно-твердосплавных круглых пластин равного диаметра и выступающих соответственно попарно за наружную и внутреннюю боковые поверхности трубчатого цилиндрического корпуса, причем алмазно-твердосплавные пластины размещены с опережением твердосплавных пластин к торцевой поверхности забоя, а тело опорных спиц выполнено в виде прямого параллепипеда, у которого противоположные грани размещены параллельно сторонам сквозных вырезов трубчатого цилиндрического корпуса, при этом опорные спицы смещены к заднему торцу трубчатого цилиндрического корпуса с образованием керновой полости между торцевой поверхностью забоя и плоскостью передней поверхности опорных спиц, а на внутренней боковой поверхности секторов трубчатого цилиндрического корпуса перед плоскостью передней поверхности опорных спиц перпендикулярно продольной оси полого вала, закреплены твердосплавные штыри. При этом задний уплотняющий узел выполнен в виде режуще-уплотняющего расширителя. Причем закрепленные на переднем торце цилиндрического корпуса породоразрушающие вставки имеют отрицательные передние углы к торцевой поверхности забоя, при этом закрепленные на каждом из секторов пары породоразрушающих вставок, выступающие за боковую наружную поверхность трубчатого цилиндрического корпуса, имеют отрицательные передние углы в плане к внешней боковой поверхности резания, а последовательно размещенные за ними пары породоразрушающих вставок, выступающие за боковую внутреннюю поверхность трубчатого цилиндрического корпуса, имеют отрицательные передние углы в плане к внутренней боковой поверхности резания. Кроме того, на периферии наружной боковой поверхности секторов трубчатого цилиндрического корпуса параллельно сторонам его сквозных вырезов образованы с выходом к заднему торцу трубчатого цилиндрического корпуса открытые пазы со скругленными торцами, в дне которых выполнены промывочные сопла, связанные с полым валом комбинированного расширителя посредством радиальных отверстий, выполненных в теле опорных спиц. Кроме того, на полом валу комбинированного расширителя радиально размещены промывочные сопла, ориентированные на породоразрушающие вставки, закрепленные на переднем торце трубчатого цилиндрического корпуса. Кроме того, полый вал комбинированного расширителя выполнен разъемным и содержит между кольцеобразным и режуще-уплотняющим расширителями замковое соединение.The utility model is aimed at increasing the efficiency of horizontal directional drilling of abrasive rocks of increased strength during the drilling of horizontal directional wells by the method of reverse expansion with pulling the pipeline, which is achieved due to the fact that in the combined expander containing a hollow shaft with connecting elements at the ends, on which is fixed the front cutting unit, in the form of an annular expander, including a tubular cylindrical body, on the front end of which a rock is fixed disruptive inserts with intermittent reinforcement, protruding beyond the lateral outer and inner surfaces of the cylindrical body, which is rigidly connected to the hollow shaft by means of radially spaced support spokes installed with the formation of sludge-venting windows between them, rear sealing assembly with a diameter less than the diameter of the cutting assembly, flushing nozzles, tubular the cylindrical body is divided into sectors by rectilinear, inclined in the direction of rotation, through cuts with a width that provides constant linear contact ctor with the walls of the well in any longitudinal section of the tubular cylindrical body, while on each of the sectors rock-breaking inserts are made sequentially and in pairs, made of hard-alloy and diamond-carbide round plates of equal diameter and protruding respectively in pairs from the outer and inner side surfaces of the tubular cylindrical body moreover, diamond carbide inserts are placed ahead of carbide plates to the end surface of the face, and the body of the supports spokes is made in the form of a direct parallelepiped, in which opposite faces are parallel to the sides of the through cuts of the tubular cylindrical body, while the supporting spokes are shifted to the rear end of the tubular cylindrical body with the formation of a core cavity between the end face of the face and the plane of the front surface of the supporting spokes, and on the inner the lateral surface of the sectors of the tubular cylindrical body in front of the plane of the front surface of the support spokes perpendicular to the longitudinal axis of the hollow shaft la, fixed carbide pins. In this case, the rear sealing assembly is made in the form of a cutting-sealing expander. Moreover, rock-cutting inserts fixed on the front end of the cylindrical body have negative front angles to the bottom face, while pairs of rock-cutting inserts fixed on each sector protruding beyond the lateral outer surface of the tubular cylindrical body have negative rake angles in relation to the outer side surface of the cutting, and successively placed behind them are pairs of rock-cutting inserts protruding beyond the lateral inner surface of the tubular cylindrical corps, have negative rake angles in plan to the inner side surface of the cutting. In addition, open grooves with rounded ends are formed at the periphery of the outer side surface of the sectors of the tubular cylindrical body parallel to the sides of its through cuts with access to the rear end of the tubular cylindrical body, at the bottom of which flushing nozzles are made, connected to the hollow shaft of the combined expander by means of radial holes made in the body of the supporting spokes. In addition, flushing nozzles oriented radially on the rock cutting inserts mounted on the front end of the tubular cylindrical housing are radially placed on the hollow shaft of the combined expander. In addition, the hollow shaft of the combined expander is made detachable and contains a lock connection between the annular and cutting-sealing expanders.

Указанный комбинированный расширитель позволяет повысить эффективность горизонтально-направленного бурения абразивных пород повышенной крепости при проходке горизонтально-направленных скважин методом обратного расширения с протягиванием трубопровода.The specified combined expander allows you to increase the efficiency of horizontal directional drilling of abrasive rocks of increased strength during the drilling of horizontally directed wells by the method of reverse expansion with pulling the pipeline.

Разделение сквозными вырезами на секторы трубчатого цилиндрического корпуса позволяет уменьшить площадь контакта и соответственно площадь трения его боковой наружной поверхности со стенками скважины при его вращении и снизить потребный крутящий момент.Dividing through cuts into sectors of the tubular cylindrical body allows to reduce the contact area and, accordingly, the friction area of its lateral outer surface with the walls of the well during its rotation and to reduce the required torque.

Выполнение сквозных вырезов прямолинейными, наклонными в сторону вращения с шириной, обеспечивающей постоянный линейный контакт секторов со стенками скважины в любом продольном сечении трубчатого цилиндрического корпуса, дополнительно открывает шламоотводящие окна в сторону стенок скважины для пропуска бурового шлама, способствует стабилизации расширителя вокруг оси вращения (предотвращает его рывки и зарезание в стенки скважины не защищенных сторон вырезов) и обеспечивает более плавное «ввинчивание» расширителя в скважину.Making through cuts straight, inclined in the direction of rotation with a width that ensures constant linear contact of the sectors with the walls of the borehole in any longitudinal section of the tubular cylindrical body, additionally opens sludge-opening windows to the side of the borehole walls for the passage of drill cuttings, helps stabilize the expander around the axis of rotation (prevents it jerking and kicking into the walls of the well of the unprotected sides of the cuts) and provides a smoother “screwing” of the expander into the well.

Выполнение породоразрушающих вставок из твердосплавных в комбинации с алмазно-твердосплавными пластинами позволяет существенно повысить износостойкость кольцеобразного расширителя, за счет наличия алмазно-твердосплавных пластин, и скорость бурения при проходке абразивных пород повышенной крепости.The implementation of rock cutting inserts from carbide in combination with diamond carbide inserts can significantly increase the wear resistance of the annular expander, due to the presence of diamond carbide inserts, and the drilling speed during the drilling of abrasive rocks of high strength.

Закрепление породоразрушающих вставок из твердосплавных и алмазно-твердосплавных круглых пластин равного диаметра последовательно и парами, а также их выступ, соответственно попарно, за наружную и внутреннюю боковые поверхности трубчатого цилиндрического корпуса позволяет обеспечить вписываемость твердосплавной пластины в прорезаемую канавку от алмазно-твердосплавной пластины и предохранить твердосплавную пластину от преждевременного износа.Fixing rock-cutting inserts of carbide and diamond-carbide round plates of equal diameter in series and in pairs, as well as their protrusion, respectively, in pairs, on the outer and inner side surfaces of the tubular cylindrical body, allows the carbide insert to fit into the cut groove from the diamond-carbide plate and protect the carbide plate against premature wear.

Размещение алмазно-твердосплавных пластин с опережением твердосплавных пластин к торцевой поверхности забоя позволяет обеспечить эффективное вырезание опережающего забоя именно режущими алмазно-твердосплавными пластинами и исключить из процесса активного разрушения абразивной породы повышенной крепости менее износостойкие твердосплавные пластины. Такое опережение твердосплавных породоразрушающих вставок придает им функции зачистки забоя и стабилизации кольцеобразного расширителя на забое, защиты (ограничения) от проваливания в трещины алмазно-твердосплавных пластин.The placement of diamond carbide inserts ahead of the carbide inserts to the end surface of the face allows for efficient cutting of the leading face by cutting diamond carbide inserts and to exclude less wear-resistant carbide plates from the process of active destruction of abrasive rock of increased strength. Such advancing of carbide rock cutting inserts gives them the functions of stripping the face and stabilizing the annular reamer on the bottom, protecting (limiting) diamond carbide plates from falling into the cracks.

Выполнение тела опорных спиц в виде прямого параллепипеда, как стандартной фигуры, обеспечивает технологичность опорных спиц при изготовлении и позволяет обеспечить их прочность, т.к. их тело размещается перпендикулярно (а не наклонно) полому валу расширителя. При этом наличие наклонных параллельных противоположных граней параллепипеда позволяет использовать последние в виде транспортирующих лопастей.The implementation of the body of the supporting spokes in the form of a direct parallelepiped, as a standard figure, ensures the manufacturability of the supporting spokes in the manufacture and allows for their strength, because their body is placed perpendicular (rather than obliquely) to the hollow shaft of the expander. Moreover, the presence of inclined parallel opposite faces of the parallelepiped allows the use of the latter in the form of transporting blades.

Размещение противоположных граней тела опорных спиц параллельно сторонам сквозных (наклонных) вырезов трубчатого цилиндрического корпуса придает конструкции технологичность при сборке расширителя и также способствует улучшению условий транспортирования бурового шлама через шламоотводящие окна.Placing the opposite faces of the body of the supporting spokes parallel to the sides of the through (inclined) cutouts of the tubular cylindrical body gives the construction a workability when assembling the expander and also improves the conditions for transporting drill cuttings through sludge-venting windows.

Смещение опорных спиц к заднему торцу трубчатого цилиндрического корпуса с образованием керновой полости между торцевой поверхностью забоя и плоскостью передней поверхности опорных спиц позволяет производить бурение абразивных пород повышенной крепости не сплошным забоем, а кольцевым, что способствует повышению скорости проходки, снижает потребные усилия подачи и, в целом, энергоемкость разрушения забоя.The displacement of the supporting spokes to the rear end of the tubular cylindrical body with the formation of a core cavity between the end face of the face and the plane of the front surface of the supporting spokes allows drilling of abrasive rocks of increased strength not annular face, but annular, which helps to increase the penetration rate, reduces the required feed forces and, in overall, the energy intensity of the destruction of the face.

Закрепление на внутренней боковой поверхности секторов трубчатого цилиндрического корпуса перед плоскостью передней поверхности опорных спиц перпендикулярно продольной оси полого вала твердосплавных штырей придает им функции керноскалывателя, что также способствует разрушению абразивных пород повышенной крепости известным менее энергоемким способом.Fastening on the inner side surface of the sectors of the tubular cylindrical body in front of the plane of the front surface of the support spokes perpendicular to the longitudinal axis of the hollow shaft of the carbide pins gives them the function of a core cleaver, which also contributes to the destruction of abrasive rocks of increased strength in a known less energy-intensive way.

Выполнение заднего уплотняющего узла комбинированного расширителя в виде именно режуще-уплотняющего расширителя, который для пород повышенной крепости изготавливается монолитным или наборным из толстостенных пластин, позволяет производить не только надежное измельчение крупных фракций породы, поступающей от режущего узла, но и уплотнять стенки скважины.The implementation of the rear sealing assembly of the combined expander in the form of a cutting-sealing expander, which is made monolithic or stacked from thick-walled plates for rocks of increased strength, allows not only reliable grinding of large fractions of the rock coming from the cutting assembly, but also to seal the borehole walls.

Закрепление на переднем торце цилиндрического корпуса породоразрушающих вставок под отрицательными передними углами к торцевой поверхности забоя, а также закрепление на каждом из секторов попарно породоразрушающих вставок, выступающих за боковую наружную поверхность трубчатого цилиндрического корпуса под отрицательным передним углом в плане к внешней боковой поверхности резания, а последовательно размещенных за ними пары породоразрушающих вставок, выступающих за боковую внутреннюю поверхность трубчатого цилиндрического корпуса под отрицательным передним углом в плане к внутренней боковой поверхности резания, позволяет существенно повысить износостойкость породоразрушающих вставок при проходке абразивных пород повышенной крепости.Fastening on the front end of the cylindrical body of rock cutting inserts at negative front angles to the end surface of the face, as well as fixing on each of the sectors pairwise rock cutting inserts protruding beyond the lateral outer surface of the tubular cylindrical body at a negative rake angle in plan to the outer side surface of cutting, and sequentially placed behind them a pair of rock-cutting inserts protruding beyond the lateral inner surface of the tubular cylindrical body at a negative rake angle in relation to the inner side surface of the cutting, it can significantly increase the wear resistance of rock-cutting inserts when sinking abrasive rocks of high strength.

Выполнение промывочных сопел на периферии наружной боковой поверхности секторов трубчатого цилиндрического корпуса способствует размыву стенок скважины именно в задней, активно взаимодействующей со стенками скважины, части наружной боковой поверхности секторов, обеспечивает ее смазку и приводит к снижению потребных усилий подачи и крутящего момента.The implementation of flushing nozzles on the periphery of the outer lateral surface of the sectors of the tubular cylindrical body helps to erode the borehole walls precisely in the rear part of the outer lateral surface of the sectors that actively interacts with the borehole walls, ensures its lubrication, and reduces the required supply efforts and torque.

Выполнение промывочных сопел именно в дне (а не на просто боковой наружной поверхности секторов) открытых пазов со скругленными торцами позволяет отвести промывочные сопла от прямого контакта со стенками скважины, предотвратить прямое забивание промывочных сопел буровым шламом.The execution of the flushing nozzles in the bottom (and not just on the lateral outer surface of the sectors) of the open grooves with rounded ends allows the flushing nozzles to be diverted from direct contact with the borehole walls, and to prevent the flushing nozzles from directly clogging with drill cuttings.

Выполнение открытых пазов параллельно сторонам сквозных вырезов трубчатого цилиндрического корпуса с выходом к его заднему торцу позволяет обеспечить технологичность при изготовлении последнего и в случае плотного контакта боковой наружной поверхности секторов со стенками скважины или износа (затирания) скругленных торцов открытого паза способствует выходу промывочной жидкости в зону транспортирования бурового шлама.The execution of open grooves parallel to the sides of the through cutouts of the tubular cylindrical body with access to its rear end allows us to ensure manufacturability in the manufacture of the latter and in the case of tight contact of the lateral outer surface of the sectors with the walls of the well or wear (mashing) of the rounded ends of the open groove, the outflow of flushing fluid into the transport zone drill cuttings.

Выполнение радиальных отверстий, связывающих промывочные сопла с полым валом расширителя именно в теле (а не через отдельно смонтированные трубки) опорных спиц, обеспечивает надежность доставки промывочной жидкости к промывочным соплам и технологичность при изготовлении.The implementation of the radial holes connecting the washing nozzles with the hollow shaft of the expander in the body (and not through separately mounted tubes) of the supporting spokes ensures the reliability of the delivery of washing liquid to the washing nozzles and manufacturability.

Размещение на полом вале комбинированного расширителя радиальных промывочных сопел, ориентированных на породоразрушающие вставки, закрепленные на переднем торце трубчатого цилиндрического корпуса, позволяет производить охлаждение и смазку породоразрушающих вставок, что повышает их износостойкость и способствует размыву породы.Placing on the hollow shaft a combined expander of radial flushing nozzles oriented to the rock cutting inserts mounted on the front end of the tubular cylindrical body allows cooling and lubrication of the rock cutting inserts, which increases their wear resistance and contributes to the erosion of the rock.

Выполнение полого вала комбинированного расширителя разъемным и содержащим между кольцеобразным и режуще-уплотняющим расширителями замковое соединение обеспечивает ремонтопригодность при замене или ремонте одного из узлов и придает конструкции комбинированного расширителя универсальность при возможном поэтапном расширении горизонтально-направленных скважин.The hollow shaft of the combined expander is detachable and the interlocking connection between the ring-shaped and cutting-sealing expanders provides maintainability when replacing or repairing one of the nodes and gives the design of the combined expander the versatility with the possible phased expansion of horizontally directed wells.

На фиг. 1 показан общий вид комбинированного расширителя; на фиг. 2 показан вариант исполнения комбинированного расширителя; на фиг. 3 показан разрез по А-А на фиг. 1; на фиг. 4 показан разрез по Б-Б на фиг. 1; на фиг. 5 показан разрез по В-В на фиг. 3; на фиг. 6 показан вид Г на фиг. 3; на фиг. 7 показана схема установки породоразрушающих вставок к внешней и внутренней боковым поверхностям резания; на фиг. 8 показана схема установки породоразрушающих вставок к торцевой поверхности забоя; на фиг. 9 показана схема формирования стенок скважины при использовании комбинированного расширителя.In FIG. 1 shows a general view of a combined expander; in FIG. 2 shows an embodiment of a combined expander; in FIG. 3 shows a section along AA in FIG. one; in FIG. 4 shows a section along BB in FIG. one; in FIG. 5 shows a section along BB in FIG. 3; in FIG. 6 shows a view D in FIG. 3; in FIG. 7 shows a diagram of the installation of rock cutting inserts to the outer and inner side cutting surfaces; in FIG. 8 shows a diagram of the installation of rock cutting inserts to the end surface of the face; in FIG. 9 shows a diagram of the formation of well walls using a combined expander.

Комбинированный расширитель содержит полый вал 1 с соединительными элементами 2 на концах, на котором закреплен передний режущий узел 3, в виде кольцеобразного расширителя 4, включающего трубчатый цилиндрический корпус 5, на переднем торце 6 которого закреплены породоразрушающие вставки 7 с прерывистым армированием, выступающие за боковые наружную 8 и внутреннюю 9 поверхности цилиндрического корпуса 5, который жестко связан с полым валом 1 посредством радиально расположенных опорных спиц 10, установленных с образованием между ними шламоотводящих окон 11, задний уплотняющий узел 12 с диаметром менее диаметра режущего узла 3, промывочные сопла 13. Трубчатый цилиндрический корпус 5 разделен на секторы 14 прямолинейными, наклонными в сторону вращения, сквозными вырезами 15 с шириной, обеспечивающей постоянный линейный контакт секторов 14 со стенками скважины в любом продольном сечении трубчатого цилиндрического корпуса 5, открывающими дополнительно шламоотводящие окна 11 в сторону боковых стенок забоя. На каждом из секторов 5 последовательно и парами закреплены породоразрушающие вставки 7, выполненные соответственно из твердосплавных 16 и алмазно-твердосплавных 17 круглых пластин равного диаметра и выступающих соответственно попарно за наружную 8 и внутреннюю 9 боковые поверхности трубчатого цилиндрического корпуса 5, причем алмазно-твердосплавные пластины 17 размещены с опережением (Δ) твердосплавных пластин 16 к торцевой поверхности забоя. При бурении абразивных крепких пород в режиме известного алмазного «микрорезания» это опережение (Δ) может быть 1,5-2 мм, а при бурении пород невысокой крепости при работе породоразрушающих вставок 7 в режиме «чистого» резания это опережение Δ может быть больше. Тело 18 опорных спиц 10 выполнено в виде прямого параллепипеда, у которого боковые противоположные грани 19, 20 размещены параллельно сторонам 21 сквозных вырезов 15 трубчатого цилиндрического корпуса 5, при этом опорные спицы 10 смещены к заднему торцу 22 трубчатого цилиндрического корпуса 5 с образованием керновой полости между торцевой поверхностью забоя и плоскостью передней поверхности 23 опорных спиц 10. На внутренней боковой поверхности 9 секторов 14 трубчатого цилиндрического корпуса 5 перед плоскостью передней поверхности 23 опорных спиц 10 перпендикулярно продольной оси полого вала 1 закреплены твердосплавные штыри 24. Задний уплотняющий узел 12 выполнен в виде режуще-уплотняющего расширителя 25. Закрепленные на переднем торце 6 цилиндрического корпуса 5 породоразрушающие вставки 7 имеют отрицательные передние углы (β) к торцевой поверхности забоя, при этом закрепленные на каждом из секторов 14 пары породоразрушающих вставок 16, 17, выступающие за боковую наружную поверхность 8 трубчатого цилиндрического корпуса 5, имеют отрицательные передние углы в плане (β1) к внешней боковой поверхности резания, а последовательно размещенные за ними пары породоразрушающих вставок 16, 17, выступающие за боковую внутреннюю поверхность 9 трубчатого цилиндрического корпуса 5 имеют отрицательные передние углы в плане (β2) к внутренней боковой поверхности резания. На периферии наружной боковой поверхности 8 секторов 14 трубчатого цилиндрического корпуса 5 параллельно сторонам 21 его сквозных вырезов 15 образованы с выходом к заднему торцу 22 трубчатого цилиндрического корпуса 5 открытые пазы 26 со скругленными торцами 27, в дне 28 которых выполнены промывочные сопла 29, связанные с полым валом 1 комбинированного расширителя посредством радиальных отверстий 30, выполненных в теле 18 опорных спиц 10. А на самом полом вале 1 комбинированного расширителя радиально размещены промывочные сопла 13, ориентированные на породоразрушающие вставки 7, закрепленные на переднем торце 6 трубчатого цилиндрического корпуса 5. При этом полый вал 1 комбинированного расширителя может быть выполнен разъемным и содержать между кольцеобразным 4 и режуще-уплотняющим 25 расширителями замковое соединение 31.The combined expander contains a hollow shaft 1 with connecting elements 2 at the ends, on which the front cutting unit 3 is fixed, in the form of an annular expander 4, including a tubular cylindrical body 5, on the front end 6 of which rock-cutting inserts 7 with intermittent reinforcement are protruded, protruding beyond the lateral outer 8 and inner 9 of the surface of the cylindrical body 5, which is rigidly connected to the hollow shaft 1 by means of radially spaced supporting spokes 10 installed with the formation of a sludge between them opening windows 11, a rear sealing assembly 12 with a diameter less than the diameter of the cutting assembly 3, flushing nozzles 13. The tubular cylindrical body 5 is divided into sectors 14 by straight, oblique in the direction of rotation, through cutouts 15 with a width that provides constant linear contact of the sectors 14 with the walls of the well in any longitudinal section of the tubular cylindrical body 5, additionally opening sludge-venting windows 11 towards the side walls of the face. On each of the sectors 5, rock-cutting inserts 7 are made sequentially and in pairs, made of carbide 16 and diamond carbide 17 round plates of equal diameter and protruding, respectively, in pairs behind the outer 8 and inner 9 side surfaces of the tubular cylindrical body 5, and diamond carbide plates 17 placed ahead of (Δ) carbide plates 16 to the end surface of the face. When drilling abrasive hard rocks in the well-known diamond "micro-cutting" mode, this lead (Δ) can be 1.5-2 mm, and when drilling low strength rocks when working with rock cutting inserts 7 in the "clean" cutting mode, this lead Δ can be greater. The body 18 of the supporting spokes 10 is made in the form of a direct parallelepiped, in which the opposite side faces 19, 20 are parallel to the sides 21 of the through cutouts 15 of the tubular cylindrical body 5, while the supporting spokes 10 are offset to the rear end 22 of the tubular cylindrical body 5 with the formation of a core cavity between the end face of the face and the plane of the front surface 23 of the supporting spokes 10. On the inner side surface of 9 sectors 14 of the tubular cylindrical body 5 in front of the plane of the front surface 23 of the supporting spokes 10 carbide pins 24 are fixed perpendicular to the longitudinal axis of the hollow shaft 1. The rear sealing assembly 12 is made in the form of a cutting-sealing expander 25. The rock cutting inserts 7 attached to the front end 6 of the cylindrical body 5 have negative front angles (β) to the end face of the face, while being fixed on each of the sectors 14, pairs of rock-cutting inserts 16, 17 protruding beyond the lateral outer surface 8 of the tubular cylindrical body 5, have negative rake angles in plan (β1) to the outer lateral cutting surfaces, and successively arranged pairs of rock cutting inserts 16, 17 protruding beyond the lateral inner surface 9 of the tubular cylindrical body 5 have negative rake angles in plan (β2) to the inner side surface of the cutting. On the periphery of the outer side surface of 8 sectors 14 of the tubular cylindrical body 5 parallel to the sides 21 of its through cuts 15, open grooves 26 with rounded ends 27 are formed with an outlet to the rear end 22 of the tubular cylindrical body 5, in the bottom of which 28 washing nozzles 29 are made connected with the hollow the shaft 1 of the combined expander by means of radial holes 30 made in the body 18 of the supporting spokes 10. And on the hollow shaft 1 of the combined expander, washing nozzles 13 oriented radially inserting cutters 7 fixed to the front end 6 of the tubular cylindrical housing 5. The hollow shaft 1 is combined expander may be configured detachable annular and comprise between 4 and 25, the cutting and sealing expanders lock connection 31.

Предлагаемый комбинированный расширитель работает следующим образом. После прохождения пилотной скважины передний соединительный элемент 2 полого вала 1 комбинированного расширителя присоединяется к аналогичному соединительному элементу 2 стабилизатора бурильной колонны, находящейся в скважине. К заднему соединительному элементу 2 комбинированного расширителя через специальное отдельное устройство-вертлюг (не показан) либо к этому же соединительному элементу 2, которое может уже принадлежать вертлюгу, устроенному в заднюю часть режуще-уплотняющего расширителя 25, присоединяется трубопровод. После этого комбинированному расширителю передаются рабочие нагрузки (крутящий момент и усилие подачи/протягивания) и по мере заглубления в скважину по бурильным трубам через полый вал 1 к соплам 13 и 29 переднего режущего узла 3, выполненного в виде кольцеобразного расширителя 4, и к соплам 13 заднего уплотняющего узла 12, выполненного в виде режуще-уплотняющего расширителя 25, подается промывочная жидкость с бентонитом для предварительного разрушения грунта, выноса бурового шлама, смазывания и последующего закрепления стенок скважины. При этом промывочная жидкость из полого вала 1 по радиальным отверстиям 30, выполненным в теле 18 опорных спиц 10, поступает к промывочным соплам 29, размещенным на периферии наружной боковой поверхности 8 секторов 14 трубчатого цилиндрического корпуса 5, и не только снижает силы трения, но и обеспечивает отвод бурового шлама к уплотняющему узлу 12. Размещение промывочных сопел 29 в дне 28 скругленного торца 27 открытого паза 26, выходящего к заднему торцу 22 трубчатого цилиндрического корпуса 5 и выполненного параллельно сторонам 21 его сквозных вырезов 15, позволяет предотвратить забивание промывочных сопел 29 буровым шламом, предохраняет их от преждевременного износа и способствует при необходимости проходу промывочной жидкости по открытому пазу 26 к заднему торцу 22 трубчатого цилиндрического корпуса 5 и далее к режуще-уплотняющему расширителю 25.The proposed combined expander works as follows. After passing the pilot well, the front connecting element 2 of the hollow shaft 1 of the combined expander is connected to a similar connecting element 2 of the drill string stabilizer located in the well. A pipe is connected to the rear connecting element 2 of the combined expander through a special separate swivel device (not shown) or to the same connecting element 2, which may already belong to the swivel arranged in the rear of the cutting-sealing expander 25. After that, the combined expander receives workloads (torque and feed / pulling force) and, as it deepens into the well, through drill pipes through hollow shaft 1 to nozzles 13 and 29 of the front cutting unit 3, made in the form of an annular expander 4, and to nozzles 13 back sealing unit 12, made in the form of a cutting-sealing expander 25, is supplied with flushing fluid with bentonite for preliminary destruction of the soil, removal of drill cuttings, lubrication and subsequent fixing of the walls of the well. In this case, the flushing fluid from the hollow shaft 1 through the radial holes 30 made in the body 18 of the supporting spokes 10 enters the flushing nozzles 29 located on the periphery of the outer side surface 8 of the sectors 14 of the tubular cylindrical body 5, and not only reduces the friction forces, but also provides removal of drill cuttings to the sealing unit 12. Placing the flushing nozzles 29 in the bottom 28 of the rounded end 27 of the open groove 26, which extends to the rear end 22 of the tubular cylindrical body 5 and made parallel to the sides 21 of its through cut 15, to prevent clogging of the nozzle 29, flushing cuttings, protects them against wear and facilitates the passage when necessary washing liquid via an open slot 26 toward the rear end 22 of the tubular cylindrical body 5 and further to the cutting and sealing expander 25.

При бурении абразивных пород повышенной крепости породоразрушающие вставки кольцеобразного расширителя 4, выполненные из режущих алмазно-твердосплавных пластин 17, имеющие отрицательные передние углы (β) к торцевой поверхности забоя и соответственно к внешней (β1) и внутренней (β2) боковым поверхностям резания, обладая высокой износостойкостью и прочностью, а также за счет наличия опережения (Δ) твердосплавных породоразрушающих вставок 7 к торцевой поверхности забоя, эффективно вырезают кольцевой опережающий забой, предохраняя твердосплавные породоразрушающие вставки 16 от преждевременного износа. При этом твердосплавные породоразрушающие вставки 16 за счет обеспечения их вписываемости в прорезаемые канавки от алмазно-твердосплавных вставок 17 не только осуществляют зачистку забоя скважины, но и способствуют стабилизации комбинированного расширителя на забое, предотвращая проваливание в трещины алмазно-твердосплавных вставок 17. За счет смещения опорных спиц 10 к заднему торцу 22 трубчатого цилиндрического корпуса 5 с образованием керновой полости между торцевой поверхностью забоя и плоскостью передней поверхности 23 опорных спиц 10 бурение абразивных пород повышенной крепости производится не сплошным забоем, а кольцевым, что способствует повышению скорости проходки, снижает потребные усилия подачи и, в целом, энергоемкость разрушения забоя. По мере достижения образующимся керном породы в керновой полости твердосплавных штырей 24, расположенных на внутренней боковой поверхности секторов 14 трубчатого цилиндрического корпуса 5, перед плоскостью передней поверхности 23 опорных спиц 10 перпендикулярно продольной оси полого вала 1 происходит раскалывание керна породы на более крупные куски, которые легко транспортируются через шламовые окна 11, увеличенные за счет наличия прямолинейных, наклонных в сторону вращения сквозных вырезов 15 и за счет наличия аналогично наклонных боковых противоположных граней 19, 20 тела 18 опорных спиц 10, выполненных в виде параллепипеда. Далее буровой шлам поступает к уплотняющему узлу 12, выполненному в виде режуще-уплотняющего расширителя 25, который не только измельчает крупные куски породы до условного диаметра, соизмеримого с разницей в диаметрах режущего 3 и уплотняющего 12 узлов комбинированного расширителя, но и уплотняет стенки скважины, облегчая тем самым процесс протягивания трубопровода.When drilling abrasive rocks of increased strength, rock-cutting inserts of an annular expander 4 made of cutting diamond carbide inserts 17 having negative rake angles (β) to the end face of the face and, respectively, to the outer (β1) and internal (β2) side cutting surfaces, have a high wear resistance and strength, as well as due to the advance (Δ) of carbide rock-cutting inserts 7 to the end face of the face, the annular leading face is effectively cut out, protecting the hard-alloy Avoidable rock cutting inserts 16 from premature wear. At the same time, carbide rock cutting inserts 16, by ensuring their fit into the cut grooves from diamond carbide inserts 17, not only clean the bottom of the well, but also stabilize the combined reamer on the bottom, preventing diamond carbide inserts from falling into the cracks 17. Due to the displacement of the support spokes 10 to the rear end 22 of the tubular cylindrical body 5 with the formation of a core cavity between the end surface of the face and the plane of the front surface 23 of the supporting spokes 10 drilling of abrasive rocks of increased strength is performed not by a continuous face, but by a ring face, which contributes to an increase in penetration rate, reduces the required feed forces and, in general, the energy consumption of the face destruction. As the core rock in the core cavity reaches hard alloy pins 24 located on the inner lateral surface of sectors 14 of the tubular cylindrical body 5, in front of the plane of the front surface 23 of the support spokes 10 perpendicular to the longitudinal axis of the hollow shaft 1, the core is split into larger pieces that are easily are transported through slurry windows 11, enlarged due to the presence of rectilinear, inclined to the side of rotation through cuts 15 and due to the presence of similarly inclined sides opposite faces 19, 20 of the body 18, the supporting spokes 10, made in the form of a parallelepiped. Next, the drill cuttings enter the sealing assembly 12, made in the form of a cutting-sealing reamer 25, which not only crushes large pieces of rock to a conditional diameter commensurate with the difference in the diameters of the cutting 3 and sealing 12 assemblies of the combined reamer, but also condenses the borehole walls, facilitating thereby the process of pulling the pipeline.

Вышеуказанный комбинированный расширитель позволяет повысить эффективность горизонтально-направленного бурения абразивных пород повышенной крепости при проходке горизонтально-направленных скважин методом обратного расширения с протягиванием трубопровода.The above combined expander allows you to increase the efficiency of horizontal directional drilling of abrasive rocks of increased strength during the drilling of horizontally directed wells by the method of reverse expansion with pulling the pipeline.

Claims (6)

1. Комбинированный расширитель, содержащий полый вал с соединительными элементами на концах, на котором закреплен передний режущий узел в виде кольцеобразного расширителя, включающего трубчатый цилиндрический корпус, на переднем торце которого закреплены породоразрушающие вставки с прерывистым армированием, выступающие за боковые наружную и внутреннюю поверхности цилиндрического корпуса, который жестко связан с полым валом посредством радиально расположенных опорных спиц, установленных с образованием между ними шламоотводящих окон, задний уплотняющий узел с диаметром менее диаметра режущего узла, промывочные сопла, отличающийся тем, что трубчатый цилиндрический корпус разделен на секторы прямолинейными, наклонными в сторону вращения, сквозными вырезами шириной, обеспечивающей постоянный линейный контакт секторов со стенками скважины в любом продольном сечении трубчатого цилиндрического корпуса, открывающими дополнительно шламоотводящие окна в сторону боковых стенок забоя, при этом на каждом из секторов последовательно и парами закреплены породоразрушающие вставки, выполненные соответственно из твердосплавных и алмазно-твердосплавных круглых пластин равного диаметра и выступающих соответственно попарно за наружную и внутреннюю боковые поверхности трубчатого цилиндрического корпуса, причем алмазно-твердосплавные пластины размещены с опережением твердосплавных пластин к торцевой поверхности забоя, а тело опорных спиц выполнено в виде прямого параллепипеда, у которого противоположные грани размещены параллельно сторонам сквозных вырезов трубчатого цилиндрического корпуса, при этом опорные спицы смещены к заднему торцу трубчатого цилиндрического корпуса с образованием керновой полости между торцевой поверхностью забоя и плоскостью передней поверхности опорных спиц, а на внутренней боковой поверхности секторов трубчатого цилиндрического корпуса перед плоскостью передней поверхности опорных спиц перпендикулярно продольной оси полого вала закреплены твердосплавные штыри.1. A combined expander containing a hollow shaft with connecting elements at the ends, on which the front cutting unit is fixed in the form of an annular expander, comprising a tubular cylindrical body, at the front end of which rock-cutting inserts with intermittent reinforcement are protruded, protruding beyond the lateral outer and inner surfaces of the cylindrical housing which is rigidly connected to the hollow shaft by means of radially spaced support spokes installed with the formation of sludge-venting eye between them n, a rear sealing assembly with a diameter less than the diameter of the cutting assembly, flushing nozzles, characterized in that the tubular cylindrical body is divided into sectors by straight lines, inclined in the direction of rotation, through cuts of width providing constant linear contact of the sectors with the walls of the borehole in any longitudinal section of the tubular cylindrical casings that open additional sludge-venting windows towards the side walls of the face, while rock-destroying successively and in pairs are fixed on each of the sectors inserts made respectively of carbide and diamond-carbide round plates of equal diameter and protruding respectively in pairs behind the outer and inner side surfaces of the tubular cylindrical body, the diamond carbide plates being placed ahead of the carbide plates to the end face of the face, and the body of the supporting spokes is made in the form a direct parallelepiped, in which opposite faces are parallel to the sides of the through cuts of the tubular cylindrical body, while PORN spokes are offset to the rear end of the tubular cylindrical body of core to form a cavity between the bottom end surface and a plane front surface of the support spokes, and on the inner side surface of the tubular cylindrical housing sectors ahead of the plane front surface of the support spokes perpendicular to the longitudinal axis of the hollow shaft are secured carbide pins. 2. Комбинированный расширитель по п. 1, отличающийся тем, что задний уплотняющий узел выполнен в виде режуще-уплотняющего расширителя.2. The combined expander according to claim 1, characterized in that the rear sealing assembly is made in the form of a cutting-sealing expander. 3. Комбинированный расширитель по п. 1, отличающийся тем, что закрепленные на переднем торце цилиндрического корпуса породоразрушающие вставки имеют отрицательные передние углы к торцевой поверхности забоя, при этом закрепленные на каждом из секторов пары породоразрушающих вставок, выступающие за боковую наружную поверхность трубчатого цилиндрического корпуса, имеют отрицательные передние углы в плане к внешней боковой поверхности резания, а последовательно размещенные за ними пары породоразрушающих вставок, выступающие за боковую внутреннюю поверхность трубчатого цилиндрического корпуса, имеют отрицательные передние углы в плане к внутренней боковой поверхности резания.3. The combined expander according to claim 1, characterized in that the rock-cutting inserts fixed on the front end of the cylindrical body have negative front angles to the bottom face, while pairs of rock-cutting inserts fixed on each of the sectors protruding beyond the lateral outer surface of the tubular cylindrical body, have negative rake angles in relation to the outer side surface of the cutting, and successively placed behind them a pair of rock cutting inserts protruding beyond the side in the inner surface of the tubular cylindrical body, have negative rake angles in plan to the inner side surface of the cutting. 4. Комбинированный расширитель по п. 1, отличающийся тем, что на периферии наружной боковой поверхности секторов трубчатого цилиндрического корпуса параллельно сторонам его сквозных вырезов образованы с выходом к заднему торцу трубчатого цилиндрического корпуса открытые пазы со скругленными торцами, в дне которых выполнены промывочные сопла, связанные с полым валом комбинированного расширителя посредством радиальных отверстий, выполненных в теле опорных спиц.4. The combined expander according to claim 1, characterized in that open grooves with rounded ends are formed at the periphery of the outer lateral surface of the sectors of the tubular cylindrical body parallel to the sides of its through cuts with the outlet to the rear end of the tubular cylindrical body, at the bottom of which flushing nozzles are made, connected with a hollow shaft of a combined expander by means of radial holes made in the body of the supporting spokes. 5. Комбинированный расширитель по п. 1, отличающийся тем, что на полом вале комбинированного расширителя радиально размещены промывочные сопла, ориентированные на породоразрушающие вставки, закрепленные на переднем торце трубчатого цилиндрического корпуса.5. The combined expander according to claim 1, characterized in that flushing nozzles oriented radially on the rock cutting inserts mounted on the front end of the tubular cylindrical body are radially placed on the hollow shaft of the combined expander. 6. Комбинированный расширитель по п. 1, отличающийся тем, что полый вал комбинированного расширителя выполнен разъемным и содержит между кольцеобразным и режуще-уплотняющим расширителями замковое соединение.6. The combined expander according to claim 1, characterized in that the hollow shaft of the combined expander is made detachable and contains a lock connection between the annular and cutting-sealing expanders.
RU2017130873U 2017-08-31 2017-08-31 Combined Expander RU176117U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017130873U RU176117U1 (en) 2017-08-31 2017-08-31 Combined Expander

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017130873U RU176117U1 (en) 2017-08-31 2017-08-31 Combined Expander

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU176117U1 true RU176117U1 (en) 2018-01-09

Family

ID=60965371

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017130873U RU176117U1 (en) 2017-08-31 2017-08-31 Combined Expander

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU176117U1 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU198123U1 (en) * 2018-07-12 2020-06-19 Общество с ограниченной ответственностью "Бестраншейные технологии" VANE EXPANDER WITH FRONT CENTER
RU201325U1 (en) * 2020-03-02 2020-12-09 Владимир Вадимович Калинин Expander cutting and sealing plate
RU2778870C1 (en) * 2022-02-15 2022-08-26 Александр Леонидович Наговицын Device for directional expansion of a pilot well
CN118257502A (en) * 2024-05-31 2024-06-28 中铁七局集团西安铁路工程有限公司 Automatic reaming device for investigation in loess area

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU977615A1 (en) * 1981-04-07 1982-11-30 Саратовский политехнический институт Device for making holes in soil
WO2002031313A1 (en) * 2000-10-12 2002-04-18 Transco Manufacturing Australia Pty Ltd A drilling tool used in horizontal drilling applications
RU2213197C1 (en) * 2002-10-23 2003-09-27 Шамов Николай Александрович Device for secondary tapping of producing formations of oil and gas wells (versions)
RU2256765C1 (en) * 2003-12-03 2005-07-20 Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственный центр "Экопром" Device for reaming well in ground
KR101186840B1 (en) * 2012-01-27 2012-09-28 실리기업 주식회사 The reamer for horizontal directional drilling having a variable structure
RU2543226C2 (en) * 2013-01-11 2015-02-27 Открытое акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Бурсервис" Method for enlargement and reaming of well shaft
KR20150104548A (en) * 2015-08-26 2015-09-15 한국생산기술연구원 Reamer capable of excavating curved hole and, reaming methods using the same

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU977615A1 (en) * 1981-04-07 1982-11-30 Саратовский политехнический институт Device for making holes in soil
WO2002031313A1 (en) * 2000-10-12 2002-04-18 Transco Manufacturing Australia Pty Ltd A drilling tool used in horizontal drilling applications
RU2213197C1 (en) * 2002-10-23 2003-09-27 Шамов Николай Александрович Device for secondary tapping of producing formations of oil and gas wells (versions)
RU2256765C1 (en) * 2003-12-03 2005-07-20 Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственный центр "Экопром" Device for reaming well in ground
KR101186840B1 (en) * 2012-01-27 2012-09-28 실리기업 주식회사 The reamer for horizontal directional drilling having a variable structure
RU2543226C2 (en) * 2013-01-11 2015-02-27 Открытое акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Бурсервис" Method for enlargement and reaming of well shaft
KR20150104548A (en) * 2015-08-26 2015-09-15 한국생산기술연구원 Reamer capable of excavating curved hole and, reaming methods using the same

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU198123U1 (en) * 2018-07-12 2020-06-19 Общество с ограниченной ответственностью "Бестраншейные технологии" VANE EXPANDER WITH FRONT CENTER
RU201325U1 (en) * 2020-03-02 2020-12-09 Владимир Вадимович Калинин Expander cutting and sealing plate
RU2778870C1 (en) * 2022-02-15 2022-08-26 Александр Леонидович Наговицын Device for directional expansion of a pilot well
CN118257502A (en) * 2024-05-31 2024-06-28 中铁七局集团西安铁路工程有限公司 Automatic reaming device for investigation in loess area
CN118257502B (en) * 2024-05-31 2024-07-30 中铁七局集团西安铁路工程有限公司 Automatic reaming device for investigation in loess area

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU176117U1 (en) Combined Expander
US20190162029A1 (en) Drill bit
RU2658184C2 (en) Percussive rock drill bit with optimised gauge buttons
US8757298B2 (en) Method and apparatus for dual speed, dual torque drilling
US7243737B2 (en) Interchangeable reamer
US10570665B2 (en) Drill bit
US20100147594A1 (en) Reverse nozzle drill bit
CN202788617U (en) Horizontally oriented reaming device
CN106988756B (en) Rock breaking device and method
CA2921478C (en) Drill head for expanding a pilot bore in order to create a borehole
US11988046B1 (en) Hydrojets rotary drill bit
RU2394146C1 (en) Bore hydro-monitored cone bit
US20150027788A1 (en) Cutter Support Element
AU2019207527B2 (en) Underground reamer
RU170442U1 (en) Drill head for horizontal directional drilling
JP2010150806A (en) Cutter bit
RU2386777C2 (en) Tubular drill
RU2690980C1 (en) Single-roller bit
JP7012960B2 (en) Cutter board and shield excavator equipped with it
RU2822151C1 (en) Pilot borehole rolling cutter reamer
JPH036319B2 (en)
KR102626861B1 (en) Segmental screw conveyor for tunnel boring machine
CA2993084A1 (en) A ground processing tool and a method for creating a borehole in the ground
CN214145502U (en) Pipe jacking construction cutting tool
RU2543823C1 (en) Rock drill bit