RU221300U1 - Расширитель раздвижной наддолотный - Google Patents

Abstract

Полезная модель предназначена для расширения ствола скважины как совместно с бурением, так и самостоятельно. Расширитель раздвижной наддолотный включает корпус, выдвижные лопасти, центральный проходной канал и толкатель с навернутым с помощью резьбы поршнем, поджимающим пружину, приводящую выдвижные лопасти в рабочее положение, в корпусе выполнены наклонные пазы, выдвижные лопасти выполнены с наклонными шлицами для зацепления с пазами корпуса, поршень зафиксирован от самопроизвольного отворота с помощью крышки, в верхней части толкателя с помощью фиксатора закреплены твердосплавная втулка и направляющий элемент с крепежными выступами, на которых посредством паза закреплены выдвижные лопасти, при этом количество крепежных выступов соответствует количеству выдвижных лопастей, а в нижней части толкателя выполнен призматический паз для исключения самопроизвольного выдвижения лопастей и выравнивания давлений внутренней полости корпуса и затрубного пространства. Механизм закрепления и выдвижения лопастей в сочетании с вооружением создает возможность применения расширителя раздвижного наддолотного при больших нагрузках, вследствие чего возможно увеличение скорости расширения ствола скважины, а также осуществление многократной активации и деактивации расширителя раздвижного на разных интервалах скважины без подъема инструмента на поверхность. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Description

Полезная модель относится к области бурения, а именно к инструменту для расширения скважин.

Известен расширитель, содержащий корпус с центральным проходным каналом и наклонными пазами, c размещенным внутри корпуса подпружиненным штоком, взаимодействующим со штоком поршнем с тягами, размещенным в камере, образованной наружной стенкой штока и внутренней стенкой корпуса. Плашки с режущими элементами установлены в наклонных пазах при помощи соединения типа «Ласточкин хвост» или «Т-образного паза». Плашки соединены посредством тяг с поршнем, тяги состоят из двух звеньев, при этом свободным концом первого звена тяги шарнирно соединены с плашками, а при помощи свободного конца второго звена тяги установлены в поршне. Пружина расположена в герметичной полости, образованной внешней поверхностью штока и внутренней поверхностью корпуса, и зафиксирована в ней фиксирующей втулкой. На нижнем конце фиксирующей втулки выполнен кольцевой бурт, в который упирается нижний конец пружины (Патент RU 211044, МПК Е21В 07/28, опубл. 18.05.2022 г.).

Недостатком данной конструкции является сложность и недолговечность многокомпонентного механизма шарнирного выдвижения лопастей, не выдерживающего больших нагрузок и подверженного слому, что приводит к невозврату лопастей в транспортное положение. Помимо того, что зацепление для выдвижения лопастей «Ласточкин хвост» или «Т-образный паз» является сложным в изготовлении, данное зацепление склонно к заклиниванию и выходу из строя. Размещение пружины в герметичной камере приводит к образованию перепада давления в данной камере, что может привести к несвоевременному выдвижению лопастей при спуске расширителя в скважину.

Наиболее близким к предлагаемой полезной модели является скважинный инструмент, имеющий корпус с радиально выдвижными деталями, смонтированными в корпусе и движущимися между втянутым и выдвинутым положениями, кулачковую деталь, оперативно соединенную с выдвижной деталью и перемещающуюся относительно корпуса для выдвигания выдвижной детали, и опорную деталь, обеспечивающую возможность втягивания выдвижной детали из выдвинутого положения. Скважинный инструмент также может содержать приводную деталь, оперативно соединенную с выдвижной деталью и приспособленную передвигать выдвижную деталь по направлению к выдвинутому положению в ответ на разность давлений текучей среды, и уплотнительную деталь, имеющую первое состояние, в котором приводная деталь изолирована от разности давлений, и второе состояние, в котором приводная деталь подвергается воздействию разности давлений (Патент RU 2341639, МПК Е21В 07/28, опубл. 20.12.2008 г.).

Недостатком данной конструкции является слишком жесткое ограничение количества степеней свободы движения лопастей. Лопасти установлены в корпусе в тесном зацеплении с двумя упорными поверхностями (верхней и нижней), кроме того, лопасти установлены в пазы кулачков посредством соединения «ласточкин хвост», за счет смещения которого и происходит выдвижение лопастей. Совокупность ограничений степеней свободы лопастей в корпусе и зацепление «Ласточкин хвост» делают механизм выдвижения лопастей крайне требовательным к точности изготовления каждого элемента инструмента, а также сильно восприимчивым к любым механическим повреждениям и попаданиям частиц выбуренной породы. Кроме того, в конструкции предусмотрена возможность среза нижнего упорного торца, в результате чего должно произойти освобождение лопастей и их перемещение в транспортное положение, однако, в процессе среза высока вероятность повреждения соприкасающихся поверхностей зацепления «ласточкин хвост», в результате чего может произойти полное заклинивание лопастей в рабочем положении, и, как следствие, потребуются дорогостоящие и трудоемкие работы по ликвидации аварийной ситуации.

Задачей предлагаемой полезной модели является усовершенствование конструкции и как следствие улучшение эксплуатационно-технических характеристик.

Техническим результатом устройства является увеличение ресурса работы и скорости расширения ствола скважины как совместно с бурением, так и самостоятельно, что осуществляют благодаря надежному механизму выдвижения лопастей расширителя раздвижного наддолотного.

Технический результат достигают с помощью расширителя раздвижного наддолотного, представляющего собой корпус, включающий выдвижные лопасти, центральный проходной канал и толкатель с навернутым с помощью резьбы поршнем, поджимающим пружину, приводящую выдвижные лопасти в рабочее положение, согласно полезной модели, в корпусе выполнены наклонные пазы, выдвижные лопасти выполнены с наклонными шлицами для зацепления с пазами корпуса, поршень зафиксирован от самопроизвольного отворота с помощью крышки, в верхней части толкателя с помощью фиксатора закреплены твердосплавная втулка и направляющий элемент с крепежными выступами, на которых посредством паза закреплены выдвижные лопасти, в нижней части толкателя выполнен призматический паз для исключения самопроизвольного выдвижения лопастей и выравнивания давлений внутренней полости корпуса и затрубного пространства. При этом количество крепежных выступов направляющего элемента соответствует количеству выдвижных лопастей.

Предложенная полезная модель поясняется фигурами:

фиг. 1 - общий вид расширителя раздвижного наддолотного в разрезе;

фиг. 2 - аксонометрический вид направляющего элемента расширителя раздвижного наддолотного в разрезе;

фиг. 3 - аксонометрический вид выдвижной лопасти расширителя раздвижного наддолотного в разрезе.

Расширитель раздвижной наддолотный представляет собой корпус 1 с навернутым с одной стороны верхним центратором 2, выполненным с замковой резьбой 3 для крепления расширителя к колонне бурильных труб (на фиг. не показана), а с другой стороны клапаном обратным тарельчатым 4 с замковой резьбой 5 для крепления нижнего центратора 6 с твердосплавными насадками 7 или долота (на фиг. не показано). Внутри корпуса 1 расположен толкатель 8, на который в нижней части навернут поршень 9, сжимающий пружину 10 и зафиксированный крышкой 11 во избежание самопроизвольного отворота за счет противоположного направления и различного шага резьб 12 и 13 и на котором выполнен призматический паз 14, а в верхней части с помощью фиксатора 15 установлены твердосплавная втулка 16 и направляющий элемент 17 с крепежными выступами 18 (фиг. 2), на которых посредством паза 19 закреплены выдвижные лопасти 20 (фиг. 3). Выдвижные лопасти 20 выполнены с наклонными шлицами 21, входящими в зацепление с наклонными пазами корпуса (на фиг. не показано) и могут быть оснащены одним или двумя рядами вооружения, состоящего из PDC резцов 22, твердосплавных зубков 23 и износостойкого покрытия 24, расположенных таким образом, что степень перекрытия рабочей области PDC резцов 22 первого ряда I PDC резцами 22 второго ряда II может достигать 100%, как и степень перекрытия PDC резцами 22 одной лопасти рабочей области PDC резцов 22 следующей лопасти (фиг. 2). Расположение PDC резцов 22 выбирают в зависимости от проходного диаметра и диаметра расширения, а также от характеристик горной породы.

Рассмотрим работу расширителя раздвижного наддолотного с нижним центратором.

Верхний центратор 2 расширителя крепят к колонне бурильных труб с помощью замковой резьбы 3 и спускают до начала требуемого интервала скважины, при этом к клапану обратному тарельчатому 4 крепят нижний центратор 6. Промывочную жидкость подают по бурильным трубам во внутреннюю полость расширителя, где за счет перепада давления на твердосплавных насадках 7 нижнего центратора 6 образуется избыточное давление, создающее усилие на поршне 9, который в свою очередь передает усилие толкателю 8, заставляющее его двигаться вверх, сжимая при этом пружину 10, тем самым выдвигая лопасти 19 по наклонным пазам на корпусе через направляющий элемент 17. За счет призматического паза 14 на толкателе 8, при спуске расширителя в скважину осуществляется выравнивание давления в корпусе с затрубным давлением, что предотвращает самопроизвольное выдвижение лопастей 20. Промывка и охлаждение вооружения лопастей 20 осуществляется восходящим потоком жидкости. При прекращении подачи жидкости пропадает усилие на поршне 9, вследствие чего осуществляется разжатие пружины 10 и выдвижные лопасти 20 возвращаются в транспортное положение.

Механизм закрепления и выдвижения в сочетании с вооружением лопастей создает возможность применения инструмента при больших нагрузках, вследствие чего возможно увеличение скорости расширения ствола скважины. Кроме того, в корпусе предусмотрена система предотвращения самопроизвольного выдвижения лопастей при спуске расширителя в скважину и предотвращения самопроизвольного отворота поршня, поджимающего пружину. Таким образом, предлагаемая полезная модель позволяет осуществлять многократную активацию и деактивацию расширителя раздвижного на разных интервалах скважины, без подъема инструмента на поверхность.

Таким образом, предлагаемый расширитель раздвижной наддолотный, включающий в себя простой и надежный механизм закрепления и выдвижения лопастей, обеспечивает стабильную работу по расширению ствола скважины как совместно с бурением, так и при самостоятельном использовании, благодаря отсутствию множества мелких элементов, сложных в исполнении и эксплуатации. Расширитель легко подлежит ремонту путем замены лопастей и восстановления металлической поверхности корпуса.

Claims (2)

1. Расширитель раздвижной наддолотный, включающий корпус, выдвижные лопасти, центральный проходной канал и толкатель с навернутым с помощью резьбы поршнем, поджимающим пружину, приводящую выдвижные лопасти в рабочее положение, отличающийся тем, что в корпусе выполнены наклонные пазы, выдвижные лопасти выполнены с наклонными шлицами для зацепления с пазами корпуса, поршень зафиксирован от самопроизвольного отворота с помощью крышки, в верхней части толкателя с помощью фиксатора закреплены твердосплавная втулка и направляющий элемент с крепежными выступами, на которых посредством паза закреплены выдвижные лопасти, в нижней части толкателя выполнен призматический паз для исключения самопроизвольного выдвижения лопастей и выравнивания давлений внутренней полости корпуса и затрубного пространства.

2. Расширитель раздвижной наддолотный по п. 1, отличающийся тем, что количество крепежных выступов направляющего элемента соответствует количеству выдвижных лопастей.