RU2318975C1 - Extendable well reamer - Google Patents
Extendable well reamer Download PDFInfo
- Publication number
- RU2318975C1 RU2318975C1 RU2007104880/03A RU2007104880A RU2318975C1 RU 2318975 C1 RU2318975 C1 RU 2318975C1 RU 2007104880/03 A RU2007104880/03 A RU 2007104880/03A RU 2007104880 A RU2007104880 A RU 2007104880A RU 2318975 C1 RU2318975 C1 RU 2318975C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- shaft
- housing
- blades
- spring
- hollow shaft
- Prior art date
Links
Landscapes
- Earth Drilling (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области бурения нефтяных и газовых скважин, а именно к устройствам для увеличения внутреннего диаметра буровых скважин при любых видах работ. Расширитель предназначен для увеличения диаметра скважины взамен использования долот большого диаметра в мягких и средних породах в любых интервалах глубин.The invention relates to the field of drilling oil and gas wells, and in particular to devices for increasing the internal diameter of boreholes in any kind of work. The expander is designed to increase the diameter of the well instead of using large-diameter bits in soft and medium formations at any depth interval.
Известен расширитель скважины раздвижной (патент РФ №2231612, МПК7 Е21В 7/28, опуб. 27.06.2004 г.), содержащий корпус с центральным проходным каналом и прорезями, размещенный в нем поршень, подпружиненный шток и выдвигающиеся лапы с породоразрушающими элементами. Недостатками расширителя является наличие крестообразных кронштейнов на штоке и ответных крестообразных пазов на лапах, что сильно усложняет конструкцию узла выдвижения лопастей в рабочее положение, что в конечном итоге сказывается на надежности всей системы. Кроме того, из-за конструктивных особенностей в данном расширителе ограничен максимальный диаметр выдвижения лап, а при падении расхода промывочной жидкости может произойти неполное раскрытие лопастей и, следовательно, снижение диаметра расширения.Known extender well extender (RF patent No. 2231612, IPC 7 EV 7/28, publ. 06/27/2004), containing a housing with a Central passage channel and slots, a piston placed in it, a spring-loaded rod and retractable legs with rock cutting elements. The drawbacks of the expander are the presence of cruciform brackets on the rod and reciprocal cruciform grooves on the legs, which greatly complicates the design of the node for extending the blades to the working position, which ultimately affects the reliability of the entire system. In addition, due to the design features in this expander, the maximum extension diameter of the legs is limited, and when the flow rate of the washing liquid drops, incomplete opening of the blades and, consequently, a decrease in the expansion diameter can occur.
Известен расширитель раздвижной (патент США №6668949, МПК7 Е21В 10/32, 7/04, опуб. 30.12.2003 г.), включающий трубчатый корпус с резьбовыми соединениями на концах, продольные пазы, подпружиненный плунжер и поворотные лопасти. Недостатком известного расширителя является невозможность определения момента полного раскрытия лопастей, сложность изготовления узла, служащего для раскрытия и закрытия лопастей. Насадки, служащие для очищения лопастей, являются несменными, ширина лопастей значительно меньше их длины, что может привести к их законтриванию при работе в скважине, и, как следствие, деформированию, изгибу. В этом случае велика вероятность того, что лопасти не вернутся в транспортное положение, что может привести к осложнениям при извлечении расширителя из скважины после окончания работ. Установка возвратной пружины не по оси расширителя может привести к перекосу поршня при его выдвижении. При падении расхода промывочной жидкости может произойти неполное раскрытие лопастей, и, следовательно, снижение диаметра расширения.Known extender extender (US patent No. 6668949, IPC 7 ЕВВ 10/32, 7/04, publ. December 30, 2003), including a tubular body with threaded joints at the ends, longitudinal grooves, a spring-loaded plunger and rotary blades. A disadvantage of the known expander is the inability to determine the moment of full disclosure of the blades, the complexity of manufacturing a node that serves to open and close the blades. The nozzles used to clean the blades are non-replaceable, the width of the blades is much less than their length, which can lead to their locking when working in the well, and, as a consequence, deformation, bending. In this case, the chances are high that the blades will not return to the transport position, which can lead to complications when removing the expander from the well after completion of work. Installation of a return spring not on the axis of the expander can lead to a distortion of the piston when it is extended. If the flow rate of the flushing liquid drops, incomplete opening of the blades may occur, and, consequently, a decrease in the expansion diameter.
Наиболее близким к заявляемому по технической сущности и достигаемому результату (прототипом) является расширитель по патенту Канады №2366134 (МПК7 Е21В 10/26, опуб. 21.06.2003 г.), содержащий корпус с пазами, центральным проходным каналом и центратором, подпружиненный полый вал, поршень и лопасти, выдвигаемые посредством реечной передачи. Недостатками указанного расширителя является то, что такая конструкция возможна только при достаточно большом диаметре корпуса расширителя. Любая попытка уменьшить диаметр корпуса расширителя, а следовательно, и диаметр пилотного ствола, сохранив при этом максимальный диаметр выдвижения лопастей, приведет к значительному снижению прочности лопастей. Это может привести к их законтриванию при работе в скважине, и, как следствие, к деформации. Велика вероятность того, что лопасти не вернутся в транспортное положение, что приведет к осложнениям при извлечении расширителя из скважины после окончания работ. Чаще всего задача как раз и заключается в том, чтобы расширить скважину или участок скважины малого диаметра до максимально возможного диаметра. Внутренняя поверхность полого вала ничем не защищена, что при использовании промывочных жидкостей с высоким содержанием твердой фазы приводит к преждевременному размыву тела вала. Недостатком также является невысокая прочность конструкции из-за наличия двух рядов пазов для выдвижных лопастей.Closest to the claimed technical essence and the achieved result (prototype) is an extender according to Canadian patent No. 2366134 (IPC 7 ЕВВ 10/26, published on 06/21/2003), containing a housing with grooves, a central passage channel and a centralizer, a spring-loaded hollow a shaft, a piston, and vanes advanced by a rack and pinion transmission. The disadvantages of this expander is that such a design is possible only with a sufficiently large diameter of the casing of the expander. Any attempt to reduce the diameter of the expander body, and therefore the diameter of the pilot barrel, while maintaining the maximum extension diameter of the blades, will lead to a significant decrease in the strength of the blades. This can lead to their locking when working in the well, and, as a consequence, to deformation. It is likely that the blades will not return to the transport position, which will lead to complications when removing the expander from the well after completion of work. Most often, the task is precisely to expand the borehole or section of the borehole of small diameter to the maximum possible diameter. The inner surface of the hollow shaft is not protected in any way, which, when using washing liquids with a high solids content, leads to premature erosion of the shaft body. The disadvantage is the low structural strength due to the presence of two rows of grooves for extendable blades.
Задачей изобретения является упрощение конструкции расширителя, увеличение его прочности и ресурса работы.The objective of the invention is to simplify the design of the expander, increasing its strength and service life.
Поставленная задача решается тем, что в расширителе скважины раздвижном, содержащем корпус с промывочными отверстиями и центральным проходным каналом и пазами, нижний центратор, лопасти, снабженные породоразрушающими элементами и выступами в форме зубьев, закрепленные в пазах корпуса с возможностью выдвижения, и механизм выдвижения лопастей в рабочее положение, содержащий подпружиненный полый вал с поршнем, размещенный в проходном канале корпуса, имеющий на нижнем конце элементы зубчатого зацепления, согласно изобретению, в полости, образованной внутренней стенкой корпуса и наружной поверхностью полого вала, установлена втулка, упирающаяся в уступ корпуса, с крышкой, выполненной с отверстиями для промывочной жидкости, в центре крышки закреплена игла, а во внутреннюю полость полого вала вставлена втулка вала из твердосплавного материала, центральное отверстие которой перекрывает игла, причем в верхней части расширителя установлен верхний центратор. Кроме того, промывочные отверстия корпуса снабжены гидромониторными твердосплавными насадками, выполненными сменными.The problem is solved in that in the expanding borehole extender, comprising a housing with flushing holes and a central passage channel and grooves, a lower centralizer, blades equipped with rock cutting elements and tooth-shaped protrusions, fixed in the grooves of the housing with the possibility of extension, and the mechanism for extending the blades in an operating position comprising a spring-loaded hollow shaft with a piston located in the passage channel of the housing, having gear elements according to the invention at the lower end in the cavity, o a borezed inner wall of the housing and the outer surface of the hollow shaft, a sleeve mounted against the ledge of the housing with a cover made with holes for flushing fluid, a needle is fixed in the center of the cover, and a carbide shaft sleeve is inserted into the internal cavity of the hollow shaft, the central hole of which the needle overlaps, and an upper centralizer is installed in the upper part of the expander. In addition, the flushing holes of the housing are equipped with hydromonitor carbide nozzles made replaceable.
Заявляемое изобретение отличается от прототипа тем, чтоThe claimed invention differs from the prototype in that
- пазы в корпусе и лопасти выполнены в один ряд - это упрощает конструкцию, повышает прочность и простоту изготовления;- grooves in the housing and blades are made in one row - this simplifies the design, increases the strength and ease of manufacture;
- между валом и корпусом установлена втулка, верхний конец которой закрыт крышкой с отверстиями для прохождения промывочной жидкости. Крышка втулки разделяет поток промывочной жидкости на 2 части, одна из которых изливается через гидромониторные твердосплавные насадки в корпусе расширителя, оказывая гидромониторный эффект на разбуриваемую горную породу, а вторая - оказывает давление на поршень. Втулка защищает пружину от взаимодействия с промывочной жидкостью, что позволяет повысить ресурс работы пружины, предотвратить коррозию пружины, повысить точность ее срабатывания;- a sleeve is installed between the shaft and the housing, the upper end of which is closed by a cover with holes for the passage of flushing fluid. The cap of the sleeve divides the flow of flushing fluid into 2 parts, one of which is poured through the hydromonitor carbide nozzles in the expander body, exerting a hydromonitor effect on the rock being drilled, and the second one exerts pressure on the piston. The sleeve protects the spring from interaction with the flushing fluid, which allows to increase the life of the spring, prevent corrosion of the spring, increase the accuracy of its operation;
- в верхней части расширителя, как и в нижней, установлен центратор, его наличие позволяет, в отличие от прототипа, с высокой точностью центрировать расширитель перед началом выдвижения лопастей, предотвращая перекос и заклинивание лопастей, а также исключает вибрацию, что приводит к снижению вероятности слома резцов PDC в начальный момент работы;- in the upper part of the expander, as in the lower one, a centralizer is installed, its presence allows, unlike the prototype, to center the expander with high accuracy before starting to extend the blades, preventing distortion and jamming of the blades, and also eliminates vibration, which reduces the likelihood of fracture PDC cutters at the initial moment of work;
- внутрь вала в верхнем его конце вставлена втулка, изготовленная из твердосплавного материала, служащая для защиты внутренней поверхности вала от абразивного износа при использовании промывочной жидкости с высоким содержанием твердых частиц. Гидромониторные твердосплавные насадки в корпусе расширителя, выполненные сменными, также предотвращают инструмент от преждевременного размыва.- a sleeve made of carbide material is inserted inside the shaft at its upper end, which serves to protect the inner surface of the shaft from abrasion when using flushing fluid with a high solids content. Hydromonitor carbide tips in the expander housing, made replaceable, also prevent the tool from premature erosion.
- игла, закрепленная в центре крышки, перекрывающая вход во внутреннюю полость вала, служит для увеличения перепада давления в начальный момент работы при раскрытии лопастей. После полного раскрытия лопастей игла выходит из отверстия вала из-за того, что сам вал под действием поршня сдвигается вниз, открывается отверстие внутренней полости вала, давление снижается, что фиксируется на манометре и свидетельствует о полном раскрытии лопастей и служит сигналом для продолжения операции по расширению скважины.- a needle fixed in the center of the lid, blocking the entrance to the internal cavity of the shaft, serves to increase the pressure drop at the initial moment of operation when opening the blades. After the blades are fully open, the needle leaves the shaft hole due to the fact that the shaft itself moves downward under the action of the piston, the hole of the shaft’s internal cavity opens, the pressure decreases, which is fixed on the pressure gauge and indicates the full opening of the blades and serves as a signal to continue the expansion operation wells.
Предлагаемое изобретение поясняет чертеж, где представлен разрез заявляемого расширителя по продольной оси.The present invention explains the drawing, which shows a section of the inventive expander along the longitudinal axis.
Гидравлический раздвижной расширитель состоит из корпуса 1 с центральным проходным каналом и пазами, втулки 2, вала 3 с поршнем 4, расположенных внутри втулки. Верхний конец втулки 2 закрыт крышкой 14 с отверстиями для прохождения промывочной жидкости. Втулка 2 упирается в выступ внутренней поверхности корпуса. Поршень 4 навернут на вал 3, сжимая пружину 5, упирающуюся одним концом в поршень, другим концом - во втулку 2. Вал 3 выполнен полым, на наружной поверхности нижнего конца вала имеются специальные выступы в форме зубьев для осуществления зацепления с выступами лопасти 6, также выполненными в виде зубьев. В верхней части вала 3 во внутреннюю полость вставлена втулка 7, изготовленная из твердосплавного материала, и игла 8, закрепленная в центре крышки 14. Режущая поверхность лопасти 6 армирована алмазно-твердосплавными пластинами и/или PDC-резцами. Лопасти 6 крепятся в пазах корпуса 1 с помощью пальцев 9, фиксирующихся стопорными винтами. Лопасти являются сменными и заменяются по мере сработки. К корпусу 1 крепятся верхний переводник 10 с центратором 11 и нижний центратор 12. В корпусе имеются отверстия, в которые установлены сменные гидромониторные насадки 13 для промывочной жидкости, изготовленные из твердосплавного материала.The hydraulic sliding expander consists of a housing 1 with a central passage channel and grooves, a sleeve 2, a shaft 3 with a piston 4, located inside the sleeve. The upper end of the sleeve 2 is closed by a cover 14 with holes for the passage of flushing fluid. The sleeve 2 abuts against the protrusion of the inner surface of the housing. The piston 4 is screwed onto the shaft 3, compressing the spring 5, abutting one end against the piston, the other end into the sleeve 2. The shaft 3 is hollow, on the outer surface of the lower end of the shaft there are special teeth-shaped protrusions for engaging with the protrusions of the blade 6, also made in the form of teeth. In the upper part of the shaft 3, a sleeve 7 made of carbide material and a needle 8 fixed in the center of the cover 14 are inserted into the inner cavity. The cutting surface of the blade 6 is reinforced with diamond carbide inserts and / or PDC cutters. The blades 6 are mounted in the grooves of the housing 1 with the help of the fingers 9, which are fixed with locking screws. The blades are interchangeable and are replaced as they work. The upper sub 10 with the centralizer 11 and the lower centralizer 12 are attached to the housing 1. The housing has openings in which replaceable hydraulic monitor nozzles 13 for washing liquid are made of carbide material.
Работает расширитель следующим образом. Сначала осуществляется врезка лопастей в стенку скважины. Для этого начинают вращение инструмента без перемещения его вдоль оси скважины. Промывочную жидкость подают по бурильным трубам во внутреннюю полость корпуса 1, где поток на крышке 14 разделяется: часть потока срабатывается на гидромониторных насадках 13, создавая гидромониторный эффект на разбуриваемую горную породу, а часть срабатывается на поршне 4. При этом расширитель находится на весу, перемещение вдоль ствола скважины не осуществляется.The expander works as follows. First, the insertion of the blades into the wall of the well is carried out. To do this, start the rotation of the tool without moving it along the axis of the well. Flushing fluid is supplied through drill pipes to the internal cavity of the housing 1, where the flow on the lid 14 is divided: part of the flow is triggered on the nozzles 13, creating a hydromonitor effect on the rock being drilled, and part is triggered on the piston 4. In this case, the expander is by weight, moving along the wellbore is not carried out.
За счет малого диаметра насадок 13 создается избыточное давление, которое передается на поршень 4, передающий усилие валу 3, заставляющее его двигаться вниз, сжимая пружину 5. Выступы в форме зубьев на нижнем конце вала 3, входящие в зубчатое зацепление с выступами лопасти 6, передают усилие от вала 3, выдвигая лопасти наружу, в рабочее положение. В конце хода вала, при полном раскрытии лопастей, игла 8 выходит из центрального отверстия втулки 7, вследствие чего происходит перепускание промывочной жидкости через внутреннюю полость вала 3 и падение давления, которое фиксируется на манометре и свидетельствует о полном раскрытии лопастей.Due to the small diameter of the nozzles 13, excessive pressure is created, which is transmitted to the piston 4, transmitting force to the shaft 3, forcing it to move downward, compressing the spring 5. The protrusions in the form of teeth on the lower end of the shaft 3, which enter gearing with the protrusions of the blade 6, transmit force from the shaft 3, pushing the blades outward, in the working position. At the end of the stroke of the shaft, when the blades are fully open, the needle 8 leaves the central hole of the sleeve 7, as a result of which the flushing fluid is bypassed through the internal cavity of the shaft 3 and the pressure drops, which is fixed on the manometer and indicates the full opening of the blades.
Далее производится окончательное формирование зоны врезки - вращение расширителя в течение 5-10 минут, после чего начинают расширение ствола скважины - плавно подают нагрузку на инструмент. Промывка и охлаждение режущей поверхности лопастей производится через насадки 13 в корпусе 1 и током жидкости через пазы в корпусе. Расширение ведут до полной сработки лопастей. При окончании работ прекращают подачу промывочной жидкости, происходит разжатие пружины и возврат лопастей в транспортное положение.Next, the final formation of the insertion zone is made - the expander rotates for 5-10 minutes, after which the borehole begins to expand - the tool load is smoothly applied. Rinsing and cooling of the cutting surface of the blades is carried out through nozzles 13 in the housing 1 and the fluid flow through the grooves in the housing. Expansion lead to the full operation of the blades. At the end of the work, the flow of flushing fluid is stopped, the spring is released and the blades return to the transport position.
Применение заявленного раздвижного расширителя скважины позволит за счет исключения двух рядов пазов в корпусе повысить прочность конструкции, особенно для скважин малого диаметра, увеличить ее работоспособность и надежность работы, а благодаря наличию иглы, сигнализирующей о полном раскрытии лопастей, повысить точность определения начала операции расширения скважины.The use of the inventive sliding well expander will allow, due to the exclusion of two rows of grooves in the body, to increase the structural strength, especially for small diameter wells, to increase its operability and reliability, and due to the presence of a needle signaling the full opening of the blades, to increase the accuracy of determining the start of a well expansion operation.
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007104880/03A RU2318975C1 (en) | 2007-02-08 | 2007-02-08 | Extendable well reamer |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007104880/03A RU2318975C1 (en) | 2007-02-08 | 2007-02-08 | Extendable well reamer |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2318975C1 true RU2318975C1 (en) | 2008-03-10 |
Family
ID=39280951
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2007104880/03A RU2318975C1 (en) | 2007-02-08 | 2007-02-08 | Extendable well reamer |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2318975C1 (en) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2445432C1 (en) * | 2010-10-05 | 2012-03-20 | Открытое акционерное общество "Татнефть" имени В.Д. Шашина | Well rounder |
| RU2536899C1 (en) * | 2013-08-20 | 2014-12-27 | Федеральное Государственное Автономное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Сибирский Федеральный Университет" | Well bottom cleaning device |
| RU181505U1 (en) * | 2017-12-12 | 2018-07-17 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие "БУРИНТЕХ" (ООО НПП "БУРИНТЕХ") | SLIDING EXPANDER |
| RU2695186C1 (en) * | 2018-12-04 | 2019-07-22 | Публичное акционерное общество "Татнефть" имени В.Д. Шашина | Sliding calibrator-centralizer |
| RU221300U1 (en) * | 2023-09-06 | 2023-10-30 | Общество С Ограниченной Ответственностью Научно-Производственное Предприятие "Буринтех" | Sliding over-bit expander |
-
2007
- 2007-02-08 RU RU2007104880/03A patent/RU2318975C1/en active
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2445432C1 (en) * | 2010-10-05 | 2012-03-20 | Открытое акционерное общество "Татнефть" имени В.Д. Шашина | Well rounder |
| RU2536899C1 (en) * | 2013-08-20 | 2014-12-27 | Федеральное Государственное Автономное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Сибирский Федеральный Университет" | Well bottom cleaning device |
| RU181505U1 (en) * | 2017-12-12 | 2018-07-17 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие "БУРИНТЕХ" (ООО НПП "БУРИНТЕХ") | SLIDING EXPANDER |
| RU2695186C1 (en) * | 2018-12-04 | 2019-07-22 | Публичное акционерное общество "Татнефть" имени В.Д. Шашина | Sliding calibrator-centralizer |
| RU221300U1 (en) * | 2023-09-06 | 2023-10-30 | Общество С Ограниченной Ответственностью Научно-Производственное Предприятие "Буринтех" | Sliding over-bit expander |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US11174707B2 (en) | Downhole cleaning apparatus | |
| CA2573891C (en) | Drilling and hole enlargement device | |
| RU2418147C1 (en) | Calibrating device of extension-type well shaft | |
| US9175520B2 (en) | Remotely controlled apparatus for downhole applications, components for such apparatus, remote status indication devices for such apparatus, and related methods | |
| NO338920B1 (en) | Drilling and hole expansion device, and method of drilling a borehole | |
| NO330018B1 (en) | Expandable downhole tool and method for expanding downhole tool | |
| NO326456B1 (en) | Well hole tool with extendable elements | |
| MX2013009200A (en) | Tools for use in subterranean boreholes having expandable members and related methods. | |
| RU2318975C1 (en) | Extendable well reamer | |
| RU2425944C1 (en) | Extension-type reamer bit | |
| RU2542057C1 (en) | Blade underreamer | |
| RU2695186C1 (en) | Sliding calibrator-centralizer | |
| RU2445431C1 (en) | Well rounder | |
| RU2578135C1 (en) | Well expander | |
| RU2393341C2 (en) | Hydromechanical slit perforator | |
| RU2772031C1 (en) | Hydraulic borehole expander | |
| RU69915U1 (en) | DEVICE FOR GETTING DEEP PERFORATION CHANNELS IN A CASED WELL | |
| RU2751906C1 (en) | Reamer for guided drilling and casing expansion | |
| RU153208U1 (en) | Borehole Expander | |
| RU2774875C1 (en) | Reamer for drilling and reaming on casing string | |
| RU2719880C1 (en) | Expander for simultaneous drilling and expansion on casing string | |
| RU2757839C1 (en) | Working bottom | |
| RU2779682C1 (en) | Casing reamer bit | |
| RU2376445C1 (en) | Equipment for well perforator connection to tubing string |