RU2208120C1

RU2208120C1 - Hole reamer

Info

Publication number: RU2208120C1
Application number: RU2001133599/03A
Authority: RU
Inventors: А.Д. Башкатов (RU); А.Д. Башкатов; В.А. Керимов (RU); В.А. Керимов; Геннадий Ваидович КЕРИМОВ (IL); Геннадий Ваидович Керимов; Д.А. Петросов (RU); Д.А. Петросов; В.Ю. Клюквин (RU); В.Ю. Клюквин
Original assignee: Башкатов Алексей Дмитриевич; Керимов Ваид Амирджанович
Priority date: 2001-12-14
Filing date: 2001-12-14
Publication date: 2003-07-10

Abstract

FIELD: drilling technique. SUBSTANCE: invention refers to facilities ensuring expansion of hole shaft in specified interval. Hole reamer has pilot bit, stabilizer, body with hollow piston and upper and lower rods, rock-breaking members installed in side grooves of body. Reamer is fitted with relief valve placed inside body and is linked to stabilizer by means of rods. Mobile stabilizer is equipped with rock-breaking members. Lower rod has upper and lower longitudinal relief , side and upper and lower central jet-type water courses. Lower rod is mounted for movement on relief valve. EFFECT: raised efficiency and widened application field of hole reamer. 3 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области буровой техники, в частности к устройствам, обеспечивающим расширение ствола скважины в заданном интервале. The invention relates to the field of drilling equipment, in particular to devices for expanding a wellbore in a predetermined interval.

Известен расширитель [1] , содержащий корпус, плунжер - шпиндель с породоразрушающими органами, ограничитель хода со срезанными штифтами, а также стабилизаторы. Known extender [1], comprising a housing, a plunger - a spindle with rock cutting organs, a travel stop with cut pins, and also stabilizers.

Недостатком такого расширителя является наличие срезных элементов, свидетельствующих об одноразовой работе, кроме того, расширитель может быть использован только для расширения пробуренной скважины. The disadvantage of such a reamer is the presence of shear elements indicating one-time operation, in addition, the reamer can only be used to expand a drilled well.

Известен также расширитель [2], содержащий корпус с продольными пазами, в которых размещены лопасти с породоразрушающими органами, привод лопастей осуществляется через пазы в корпусе подпружиненным поршнем, причем продольные пазы выполнены под углом к оси корпуса, а лопасти жестко связаны радиальными осями. Also known is an extender [2], comprising a housing with longitudinal grooves in which blades with rock cutting bodies are placed, the blades are driven through grooves in the housing by a spring-loaded piston, and the longitudinal grooves are made at an angle to the axis of the housing, and the blades are rigidly connected by radial axes.

Известный расширитель может быть использован только при незначительных диаметрах расширения и только в уже пробуренных скважинах. The known extender can be used only with small diameters of expansion and only in already drilled wells.

Кроме того, известен расширитель [3], включающий штангу, полый корпус, породоразрушающие органы, шарнирно установленные в боковых пазах корпуса и подпружиненный шток с поршнем, связанный с породоразрушающими органами, причем шток имеет верхнее расположение относительно поршня. In addition, a reamer [3] is known, including a rod, a hollow body, rock cutting bodies pivotally mounted in the side grooves of the body and a spring-loaded rod with a piston connected to the rock cutting bodies, the rod having an upper arrangement relative to the piston.

Недостатком этого расширителя является ограниченная область использования. The disadvantage of this extender is the limited scope.

Наиболее близким является скважинный расширитель [4], включающий полый корпус с боковыми пазами и породоразрушающими органами, пилот-долото, полые поршень и шток. The closest is a borehole reamer [4], which includes a hollow body with lateral grooves and rock cutting bodies, a pilot bit, hollow piston and rod.

Конструктивное исполнение расширителя позволяет упростить процессы вскрытия и расширения ствола скважины в зоне продуктивного пласта с исключением спуско-подъемных операций для предварительного бурения пилот-скважины, однако, известный скважинный расширитель не обеспечивает одновременное бурение с расширением ствола скважины, кроме того, передача крутящего момента и осевого давления на пилот-долото через шток ведет к повышенным динамическим нагрузкам и снижению надежности расширителя. The design of the expander makes it possible to simplify the processes of opening and expanding the borehole in the zone of the reservoir with the exception of tripping operations for preliminary drilling of the pilot well, however, the well-known borehole expander does not provide simultaneous drilling with the expansion of the borehole, in addition, the transmission of torque and axial pressure on the pilot bit through the rod leads to increased dynamic loads and reduced reliability of the expander.

Задачей настоящего изобретения является повышение эффективности и расширения области использования скважинного расширителя. The objective of the present invention is to increase the efficiency and expand the field of use of the downhole expander.

Поставленная задача решается описываемым скважинным расширителем, включающим пилот-долото, корпус с полыми поршнем и нижним штоком, сообщенным с бурильными трубами, размещенные в боковых пазах корпуса породоразрушающие органы с направляющими, средства связи породоразрушающих органов со штоком, согласно изобретению, полый поршень выполнен с верхним полым штоком, сообщенным с бурильными трубами и соединенным с породоразрушающими органами, также он снабжен стабилизатором, выполненным подвижным и снабженным породоразрушающими органами, перепускным клапаном, установленным внутри корпуса под полым поршнем и соединенным толкателями, установленными в прорезях корпуса, со стабилизатором, а нижний шток установлен подвижно в перепускном клапане и выполнен с верхними и нижними продольными перепускными и боковыми каналами, центральными верхним и нижним промывочными каналами, сообщенными через боковые, верхние и нижние продольные перепускные каналы и внутреннюю перепускную полость и снабжен упором в нижней части. Причем, перепускной клапан выполнен в виде двух кольцевых поршней с внутренней перепускной полостью и подпружинен с двух сторон, под поршнем и над упором штока. Кроме того, направляющие и опоры породоразрушающих органов выполнены по радиусной кривой. Так же средство связи породоразрушающих органов с верхним полым штоком выполнено в виде установленных на нем толкателей с ползунами, которые шарнирно связанным с опорами, размещенными в направляющих. The problem is solved by the described downhole expander, including a pilot bit, a body with a hollow piston and a lower rod connected with drill pipes, rock cutting bodies with guides placed in the side grooves of the housing, communication means of the rock cutting bodies with a rod, according to the invention, the hollow piston is made with the upper hollow rod connected with drill pipes and connected with rock cutting bodies, it is also equipped with a stabilizer made movable and equipped with rock cutting bodies , a bypass valve installed inside the housing under the hollow piston and connected by pushers installed in the slots of the housing with a stabilizer, and the lower stem is mounted movably in the bypass valve and is made with upper and lower longitudinal bypass and side channels, the central upper and lower flushing channels communicated through the lateral, upper and lower longitudinal bypass channels and the internal bypass cavity and is equipped with a stop in the lower part. Moreover, the bypass valve is made in the form of two annular pistons with an internal bypass cavity and is spring-loaded on both sides, under the piston and above the rod stop. In addition, guides and supports of rock cutting bodies are made along a radius curve. Also, the means of communication of rock-breaking organs with the upper hollow rod is made in the form of pushers mounted on it with sliders that are pivotally connected to supports placed in the guides.

Сущность изобретения пояснена чертежом. Скважинный расширитель включает пилот-долото 1, стабилизатор 2, корпус расширителя 3 с боковыми пазами 4 и размещенные в них породоразрушающими органами 5. В корпусе 3 установлен полый поршень 6 с верхним 7 и нижним 8 полыми штоками. The invention is illustrated in the drawing. The downhole expander includes a pilot bit 1, a stabilizer 2, a casing of the expander 3 with side grooves 4 and rock-cutting bodies placed in them 5. In the casing 3, a hollow piston 6 with upper 7 and lower 8 hollow rods is installed.

Верхний полый шток 7 сообщен с бурильными трубами. The upper hollow stem 7 is in communication with the drill pipe.

В корпусе 3 на нижний полый шток 8 установлен перепускной клапан 9, связанный толкателями 10, размещенными в боковых прорезях корпуса 3 с муфтой 11 стабилизатора 2. Стабилизатор 2 снабжен породоразрушающими органами 12. Перепускной клапан 9 выполнен в виде двух кольцевых поршней 13 с внутренней перепускной полостью 14. Направляющие 15 и опоры 16 породоразрушающих органов 5 выполнены по радиусной кривой. Нижний полый шток 8 выполнен с верхними 17 и нижними 18 продольными перепускными, нижним 19 и верхним 20 центральными промывочными и боковыми 21 каналами и снабжен упором 22. Перепускной клапан 9 подпружинен с двух сторон верхней и нижней пружинами 23. Средство связи породоразрушающих органов с верхним полым штоком 7 выполнено в виде установленных на нем толкателей 24 с ползунами 25, шарнирно соединенными с опорами 16. Ограничение диаметра расширения ствола скважины устанавливается упорами 26. Породоразрушающие органы 5 и 12 подбираются в зависимости от крепости бурильных пород. In the housing 3, a bypass valve 9 is installed on the lower hollow stem 8, connected by pushers 10 located in the side slots of the housing 3 with the clutch 11 of the stabilizer 2. The stabilizer 2 is equipped with rock cutting bodies 12. The bypass valve 9 is made in the form of two annular pistons 13 with an internal bypass cavity 14. The guides 15 and supports 16 of the rock cutting bodies 5 are made along a radius curve. The lower hollow rod 8 is made with the upper 17 and lower 18 longitudinal bypass, lower 19 and upper 20 central flushing and side channels 21 and is equipped with a stop 22. The bypass valve 9 is spring-loaded on both sides of the upper and lower springs 23. The means of communication between the rock-cutting organs and the upper hollow the rod 7 is made in the form of pushers 24 mounted on it with sliders 25 pivotally connected to the supports 16. The diameter of the borehole extension is limited by the stops 26. The rock cutting bodies 5 and 12 are selected depending t fort rock drill.

Работа скважинного расширителя заключается в следующем. The operation of the downhole expander is as follows.

При бурении скважины с поинтервальным расширением ствола скважины, включают вращение бурового инструмента и производят забурку расширителя, при котором стабилизатор 2 с муфтой 11 за счет опоры на забой породоразрушающими органами 12 переместится в верхнее положение и поднимет толкателями 10 перепускной клапан 9 в верхнее положение, при этом верхний центральный промывочный канал 20 через боковые 21 и верхние 17 и нижние 18 продольные каналы и внутреннюю перепускную полость 14 сообщится с нижним центральным промывочным каналом 19. После забуривания включают подачу промывочной жидкости и производят бурение скважины основного диаметра до интервала расширения. When drilling a well with interval-wide expansion of the wellbore, turn on the drilling tool and drill the reamer, in which the stabilizer 2 with the sleeve 11, due to the support on the bottom of the rock cutting bodies 12, moves to the upper position and raises the pushers 10 to the upper position with the pushers 10, while the upper central washing channel 20 through the lateral 21 and upper 17 and lower 18 longitudinal channels and the internal bypass cavity 14 communicates with the lower central washing channel 19. After drilled They turn on the supply of flushing fluid and drill the borehole of the main diameter up to the expansion interval.

Для осуществления расширения ствола скважины выключают промывку и приподнимают расширитель с забоя, при этом перепускной клапан 9 за счет верхней пружины 23 и под действием веса стабилизатора 2 перемещается в нижнее положение, когда промывочные каналы перекрыты. To carry out the expansion of the wellbore, flushing is turned off and the expander is lifted from the bottom, while the bypass valve 9 is moved to the lower position due to the weight of the stabilizer 2 when the washing channels are closed.

В этом положении включается промывка и вращение бурового инструмента без подачи на забой. In this position, flushing and rotation of the drilling tool without feeding to the bottom are turned on.

Промывочная жидкость через боковые каналы 21 подается под полый поршень 6, который перемещается в верхнее положение. При этом верхний полый шток 7 толкателями 24 и ползунами 25 перемещает опоры 16 в направляющих 15 и породоразрушающие органы 5 постепенно выдвигаются из боковых пазов 4 корпуса 3. The flushing fluid through the side channels 21 is supplied under the hollow piston 6, which moves to the upper position. In this case, the upper hollow rod 7 by the pushers 24 and sliders 25 moves the supports 16 in the guides 15 and the rock cutting organs 5 are gradually extended from the side grooves 4 of the housing 3.

Вращение бурового инструмента без осевой подачи продолжается до частичного или полного восстановления циркуляции промывочной жидкости, когда поршень с верхним 7 и нижним 8 полыми штоками займут такое положение, при котором нижние продольные каналы 18 окажутся над перепускным клапаном 9. The rotation of the drilling tool without axial feed continues until the circulation of the flushing fluid is partially or completely restored when the piston with the upper 7 and lower 8 hollow rods takes up a position in which the lower longitudinal channels 18 are above the bypass valve 9.

Дальнейшее расширение ствола скважины за счет выдвижения породоразрушающих органов 5 до необходимого диаметра возможно также с одновременной осевой подачей бурового инструмента на забой и дальнейшим бурением с одновременным расширением ствола скважины, при этом перепускной клапан 9 на нижнем полом штоке 8 займет верхнее положение в корпусе 3 за счет нижней пружины 23 и перемещения стабилизатора 2 в верхнее положение без нарушения циркуляции промывочной жидкости. Further expansion of the wellbore due to the extension of the rock cutting bodies 5 to the required diameter is also possible with simultaneous axial feed of the drilling tool to the bottom and further drilling with simultaneous expansion of the wellbore, while the bypass valve 9 on the lower hollow stem 8 will occupy the upper position in the housing 3 due to the lower spring 23 and moving the stabilizer 2 to the upper position without disturbing the circulation of the flushing fluid.

При необходимости бурения без расширения выключают подачу промывочной жидкости, и буровой инструмент приподнимают с забоя. If necessary, drilling without expansion turns off the flow of flushing fluid, and the drilling tool is lifted from the bottom.

В это время породоразрушающие органы 5, за счет нижних пружин 23 и веса всех приподнятых частей. Займут первоначальное задвинутое в пазы 4 положение. Дальнейшее бурение скважины основного диаметра продолжают подачей инструмента на забой и включения промывки, как приводилось выше. Для изменения диаметра расширения используются выдвижные упоры 26. At this time, the rock cutting organs 5, due to the lower springs 23 and the weight of all raised parts. It will take the initial position pushed into the grooves 4. Further drilling of the main diameter well is continued by feeding the tool to the bottom and turning on the flushing, as described above. To change the diameter of the extension, retractable stops 26 are used.

Практический диапазон расширения ствола скважин в зависимости от области использования возможен в пределах от диаметров расширения для калибровки и до полного расширения при сооружении скважины с гравийными фильтрами или ремонте, реконструкции скважин с установкой гравийных фильтров в продуктивных пластах в различных породах, в том числе и крепких. The practical range of expansion of the wellbore depending on the area of use is possible ranging from expansion diameters for calibration to full expansion during the construction of wells with gravel filters or repair, reconstruction of wells with the installation of gravel filters in productive formations in various rocks, including strong ones.

При глубоком бурении в твердых породах с прослойками глинистых пучащихся пород использование данного изобретения для бурения с одновременным расширением ствола с глинистыми прослойками позволит сократить количество обсадных колон. When deep drilling in solid rocks with interlayers of clayey heaving rocks, the use of the present invention for drilling while expanding the trunk with clay interlayers will reduce the number of casing strings.

Источники информации
1. Патент РФ 2070956, МКИ 6 Е 21 В, 7/28, 27.12.1996.Sources of information
1. RF patent 2070956, MKI 6 E 21 V, 7/28, 12/27/1996.

2. Патент РФ 2164285, МКИ 7 Е 21 В 17/10, 7/28, 20.03.2001. 2. RF patent 2164285, MKI 7 E 21 17/10, 7/28, 03.20.2001.

3. Авторское свидетельство СССР 1500752, МКИ 4 Е 21 В 7/28, 15.08.89. 3. Copyright certificate of the USSR 1500752, MKI 4 E 21 B 7/28, 08/15/89.

4. Авторское свидетельство СССР 1808957, МКИ 5 Е 21 В 7/28, 15.04.93. 4. Copyright certificate of the USSR 1808957, MKI 5 E 21 B 7/28, 04/15/93.

Claims

1. A downhole extender, comprising a pilot bit, a housing with a hollow piston and a lower rod in communication with drill pipes, rock cutting bodies with guides located in the side grooves of the housing, communication means between the rock cutting bodies and the rod, characterized in that the hollow piston is made with the upper hollow the rod in communication with the drill pipe and connected to the rock cutting bodies, it is also equipped with a stabilizer made movable and equipped with rock cutting bodies, a bypass valve installed inside When the casing is under a hollow piston and connected by pushers installed in the slots of the casing with a stabilizer, and the lower stem is mounted movably in the bypass valve and is made with upper and lower longitudinal bypass and side channels, central upper and lower flushing channels communicated through the side, upper and lower longitudinal bypass channels and the internal bypass cavity and is equipped with a stop in the lower part.

2. The downhole expander according to claim 1, characterized in that the bypass valve is made in the form of two annular pistons with an internal bypass cavity and is spring loaded on both sides under the piston and above the rod stop.

3. The downhole expander according to claim 1, characterized in that the guide and supports of rock cutting bodies are made along a radius curve.

4. The downhole expander according to claim 1, characterized in that the means of communication of the rock cutting bodies with the upper hollow rod is made in the form of pushers mounted on it with sliders that are pivotally connected to supports placed in the guides.