RU2507362C1 - Extending reamer - Google Patents

Extending reamer Download PDF

Info

Publication number
RU2507362C1
RU2507362C1 RU2012133240/03A RU2012133240A RU2507362C1 RU 2507362 C1 RU2507362 C1 RU 2507362C1 RU 2012133240/03 A RU2012133240/03 A RU 2012133240/03A RU 2012133240 A RU2012133240 A RU 2012133240A RU 2507362 C1 RU2507362 C1 RU 2507362C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
blade
housing
piston
expander
pusher
Prior art date
Application number
RU2012133240/03A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Геннадий Алексеевич Копылов
Наталья Григорьевна Фёдорова
Original Assignee
Геннадий Алексеевич Копылов
Наталья Григорьевна Фёдорова
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 Геннадий Алексеевич Копылов, Наталья Григорьевна Фёдорова filed Critical Геннадий Алексеевич Копылов
Priority to RU2012133240/03A priority Critical patent/RU2507362C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2507362C1 publication Critical patent/RU2507362C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Earth Drilling (AREA)

Abstract

FIELD: oil-and-gas industry.
SUBSTANCE: extending reamer comprises body, piston, spring, pusher and articulated working tool. Rock destruction tool is composed of all-symmetric blade, a bit wider in central section and gradually converging at ends, to run in vertical plane on horizontal pivot penetrating through the body and blade mid part. Said body has two diametrical openings shaped to lengthwise cavities in width equal to that of the blade. One opening is arranged above the other to allow the blade one half to penetrate inside the body via lower opening and blade second half to pass via upper opening to transport position. Blade completely extended to working position via said openings, it is located perpendicular to body lengthwise axis. Note here that blade top part lower surface is placed on upper opening lower surface while blade bottom part upper surface thrusts against bottom opening upper surface to lock the blade in operating position. Body top part has thread for connection with string while cylindrical stepped channels is made under said thread and shifted relative to body lengthwise axis. Wide part of the body accommodates piston closed from above by piston cover with bore and made integral with pusher that passes through channel narrow part and has recess at free end in contact with blade top surface. Recess bottom is shaped to an arc. Cylindrical bore shifted relative to body lengthwise axis is arranged nearby said stepped channel to feed flushing fluid to processing zone. Blade return spring is arranged between the blade and body to force the blade to transfer position.
EFFECT: higher efficiency and reliability, decreased sizes.
4 dwg

Description

Изобретение относится к области нефтегазодобывающей промышленности и может быть использовано для расширения скважин в расчетном интервале.The invention relates to the field of oil and gas industry and can be used to expand wells in the estimated interval.

Известен скважинный расширитель, содержащий породоразрушающий орган с размещенным внутри турбинным приводом и механизмом поворота этого органа [1]. Механизм поворота породоразрушающего органа выполнен в виде зубчатой рейки, скрепленной с поршнем гидравлической пары, цилиндр которой связан с колонной бурильных труб, и зубчатого сектора, связанного с валом турбинного привода и взаимодействующего с зубчатой рейкой.Known borehole expander containing a rock cutting body with a turbine drive located inside and a turning mechanism of this body [1]. The mechanism of rotation of the rock cutting body is made in the form of a gear rack fastened to the piston of a hydraulic pair, the cylinder of which is connected to the drill pipe string, and a gear sector connected to the turbine drive shaft and interacting with the gear rack.

Недостатками этого устройства являются ненадежность конструкции и неэффективность ее работы. Это обусловлено следующими причинами:The disadvantages of this device are the unreliability of the design and the inefficiency of its work. This is due to the following reasons:

- конструкцией расширителя не предусмотрено огибание твердых включений, т.к. промывочная жидкость постоянно воздействует на зубчатую передачу, а обратный ход последней возможен, но с приложением большого усилия, приводящего к поломке расширителя;- the design of the expander does not provide for enveloping solid inclusions, because flushing fluid constantly acts on the gear train, and the reverse stroke of the latter is possible, but with the application of great effort, leading to breakdown of the expander;

- конструкцией расширителя не предусмотрена защита зубчатой передачи от посторонних включений (разбуриваемой породы), что может привести к поломке устройства;- the design of the expander does not provide for the protection of the gear transmission from foreign inclusions (drilled rock), which can lead to damage to the device;

- осуществляется механическое разрушение породы без очистки (промывки) забоя, что приводит к заклиниванию инструмента.- mechanical destruction of the rock is carried out without cleaning (washing) the face, which leads to jamming of the tool.

Известен скважинный гидромониторный расширитель, содержащий корпус, породоразрушающую лопасть, прикрепленную к боковой поверхности корпуса, полый приводной вал, размещенный в корпусе и соединенный как с буровой колонной, так и с корпусом, с возможностью ограниченного осевого перемещения и подпружинивания, а также три гидромониторные насадки, сообщенные посредством промывочных каналов с полостью буровой колонны [2]. При этом вторая насадка расположена на боковой поверхности лопасти, а третья - на боковой поверхности корпуса со смещением по вертикали относительно первой насадки с возможностью гидравлического сообщения полости буровой колонны с насадками корпуса при крайних положениях приводного вала относительно корпуса и с насадкой лопасти - при среднем положении вала.A well-known hydraulic monitor extender comprising a housing, a rock cutting blade attached to a side surface of the housing, a hollow drive shaft located in the housing and connected to both the drill string and the housing with the possibility of limited axial movement and springing, as well as three hydraulic monitor nozzles, communicated through flushing channels with the cavity of the drill string [2]. In this case, the second nozzle is located on the side surface of the blade, and the third on the side surface of the housing with a vertical offset relative to the first nozzle with the possibility of hydraulic communication of the cavity of the drill string with the nozzles of the housing at extreme positions of the drive shaft relative to the housing and with the nozzle of the blade in the middle position of the shaft .

Недостатками этого устройства являются ненадежность конструкции и неэффективность ее работы. Это обусловлено следующими причинами:The disadvantages of this device are the unreliability of the design and the inefficiency of its work. This is due to the following reasons:

- наличие открытых пружин в конструкции расширителя может привести к заклиниванию последних разбуриваемой породой и, как следствие, к невозможности осевого перемещения корпуса относительно вала;- the presence of open springs in the design of the expander can lead to jamming of the latter with the drilled rock and, as a result, to the impossibility of axial movement of the housing relative to the shaft;

- отсутствие в конструкции расширителя поворотного механизма приводит к невозможности создания каверны запланированного размера, а лишь только делает это на величину прогиба бурильных труб, ограниченного стенкой скважины;- the lack of a swivel mechanism in the expander design makes it impossible to create a cavity of the planned size, but only does this by the amount of deflection of the drill pipe bounded by the borehole wall;

- породоразрушающая лопасть не всегда прижата к стенке скважины из-за непостоянства действия отклоняющей силы;- rock cutting blade is not always pressed against the wall of the well due to the inconsistency of the deflecting force;

- конструкция расширителя обеспечивает малый гидромониторный эффект, т.к. насадка на лопасти расположена с обратной стороны вращения.- the design of the expander provides a small hydromonitor effect, because the nozzle on the blades is located on the reverse side of the rotation.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является гидравлический расширитель [3], включающий корпус, поршень, пружину, тягу и шарнирно закрепленный рабочий орган, который выполнен в виде асимметричной лопасти, закрепленной на горизонтальной оси, причем режущая кромка длинной ее части расположена выше режущей кромки короткой части.The closest in technical essence to the claimed device is a hydraulic expander [3], including a housing, piston, spring, rod and articulated working body, which is made in the form of an asymmetric blade mounted on a horizontal axis, and the cutting edge of its long part is located above the cutting edges of the short part.

Недостатком этого расширителя является то, что из-за асимметричной лопасти и ее расположения в рабочем положении, когда режущие кромки на длинной и короткой частях располагаются на разных высотах по длине корпуса, происходит смещение от оси вращения места, где изгибающий момент, действующий на лопасть, равен нулю, что требует усиливать вал оси вращения и саму лопасть в месте отверстия под этот вал. Кроме того, появляется крутящий момент относительно продольной оси лопасти, что является дополнительной нагрузкой и также требует усиливать лопасть. Эти дополнительные нагрузки увеличивают массу устройства. Также следует отметить плохую ремонтопригодность данного расширителя: т.к. вал оси вращения вставлен в глухое отверстие, то при необходимости замены лопасти при ее износе вынуть вал из его гнезда и освободить лопасть будет достаточно трудно.The disadvantage of this expander is that due to the asymmetric blade and its location in the working position, when the cutting edges on the long and short parts are located at different heights along the length of the body, there is a shift from the axis of rotation of the place where the bending moment acting on the blade, is zero, which requires reinforcing the shaft of the axis of rotation and the blade itself in place of the hole for this shaft. In addition, there is a torque relative to the longitudinal axis of the blade, which is an additional load and also requires reinforcing the blade. These additional loads increase the mass of the device. It should also be noted the poor maintainability of this expander: the axis of rotation is inserted into the blind hole, if the blade needs to be replaced when it is worn, it will be difficult to remove the shaft from its seat and release the blade.

Целью изобретения является повышение надежности работы скважинного расширителя, уменьшение его массы, расширение его возможностей по увеличению диаметра расширения скважины, обеспечение ремонтопригодности.The aim of the invention is to increase the reliability of the borehole expander, reducing its mass, expanding its capabilities to increase the diameter of the expansion of the well, ensuring maintainability.

Сущность изобретения заключается в том, что породоразрушающий инструмент сделан в виде симметричной, во всех направлениях, лопасти, более широкой - в центральной части, и постепенно сужающейся - к концам, выполненной с возможностью вращения в вертикальной плоскости на горизонтальном пальце, пронизывающем корпус и лопасть в их середине, причем корпус имеет два диаметрально расположенных окна в виде боковой продольной проточки, по ширине равной толщине лопасти, и одно окно расположено выше другого так, что позволяет одной половине лопасти быть утопленной внутрь корпуса через нижнее окно, а второй части лопасти - через верхнее окно в транспортном положении и при полном выдвижении лопасти в рабочее положение через окна, она расположена перпендикулярно продольной оси корпуса, при этом нижняя поверхность верхней части лопасти уложена на нижнюю поверхность верхнего окна, а верхняя поверхность нижней части лопасти уперта в верхнюю поверхность нижнего окна, чем лопасть зафиксирована в рабочем положении; кроме того, верхняя часть корпуса имеет резьбу для соединения с колонной труб, а ниже этой резьбы, внутри корпуса, выполнен цилиндрический ступенчатый канал, смещенный относительно продольной оси корпуса, в широкой части которого размещен поршень, закрываемый сверху поршневой крышкой с отверстием и изготовленный заодно с толкателем, проходящим через узкую часть канала и имеющим на свободном торце, соприкасающемся с верхней поверхностью лопасти, углубление, поверхность дна которого выполнена в виде дуги, а рядом со ступенчатым отверстием расположено цилиндрическое отверстие, смещенное относительно продольной оси корпуса, предназначенное для подачи промывочной жидкости в зону обработки; между лопастью, ниже ее оси вращения, и корпусом закреплена пружина для возвращения лопасти в транспортное положение.The essence of the invention lies in the fact that the rock cutting tool is made in the form of a blade, symmetrical in all directions, wider, in the central part, and gradually tapering towards the ends, rotatable in a vertical plane on a horizontal finger penetrating the body and blade in they are in the middle, and the case has two diametrically located windows in the form of a lateral longitudinal groove, equal in width to the thickness of the blade, and one window is located above the other so that allows one half of the blade to be recessed inside the casing through the lower window, and the second part of the blade through the upper window in the transport position and when the blade is fully extended to the working position through the windows, it is perpendicular to the longitudinal axis of the casing, while the lower surface of the upper part of the blade is laid on the lower surface of the upper window and the upper surface of the lower part of the blade rests on the upper surface of the lower window, than the blade is fixed in the working position; in addition, the upper part of the housing has a thread for connection with a pipe string, and below this thread, inside the housing, a cylindrical stepped channel is made, offset from the longitudinal axis of the housing, in the wide part of which there is a piston closed on top by a piston cap with a hole and made integral with a pusher passing through a narrow part of the channel and having at its free end in contact with the upper surface of the blade, a recess, the bottom surface of which is made in the form of an arc, and next to the step hole arranged cylindrical bore offset from the longitudinal axis of the housing, for supplying washing liquid into the processing zone; between the blade, below its axis of rotation, and the body, a spring is fixed to return the blade to the transport position.

Лопасть расширителя может находиться как в крайних - убранном и выпущенном положениях, так и в промежуточном - между этими положении. Установка лопасти в требуемое положение определяется давлением промывочной жидкости, от которого зависит величина выдвижения толкателя. При вращении колонны труб начинает вращаться корпус расширителя и вместе с ним лопасть, обеспечивая снятие грунта с боковой поверхности скважины, расширяя ее поперечный размер: чем на большую величину выдвинута лопасть, тем большее расширение скважины будет осуществляться.The expander blade can be located in the extreme - retracted and released positions, and in the intermediate - between these positions. The installation of the blade in the required position is determined by the pressure of the washing liquid, on which the size of the extension of the pusher depends. When the pipe string rotates, the expander body begins to rotate and the blade together with it, providing soil removal from the side surface of the well, expanding its transverse size: the larger the blade is extended, the greater the expansion of the well will be.

Сопоставительный анализ позволяет сделать вывод, что предложенное устройство отличается от прототипа конструкцией породоразрушающего инструмента, выполненного в виде лопасти, симметричной во всех направлениях, а не асимметричной, что позволяет нагрузкам с обеих частей лопасти уравновешивать друг друга, чего нет в прототипе, и увеличить его продольные размеры и тем самым увеличить размер расширения скважины и уменьшить массу расширителя. Кроме того, выдвижение инструмента в рабочее положение осуществляется прямым контактом толкателя и лопасти и их взаимным скольжением, что уменьшает износ трущихся поверхностей и позволяет увеличить срок эксплуатации выдвижного узла. Наличие отверстия небольшого диаметра в поршневой крышке дает возможность плавно, без резкого нагружения, осуществлять движение лопасти. Ремонтопригодность предлагаемого расширителя также выше из-за сквозного (а не глухого) отверстия для пальца вращения, что позволяет легко выбить последний из гнезда при замене изношенной лопасти, чего нельзя сказать про прототип. В предлагаемом расширителе предусмотрено его центрирование при работе, а у прототипа этого нет. Таким образом, предложенное техническое решение соответствует критерию «новизна».Comparative analysis allows us to conclude that the proposed device differs from the prototype in the design of the rock cutting tool, made in the form of a blade, symmetrical in all directions, and not asymmetric, which allows the loads from both parts of the blade to balance each other, which is not in the prototype, and increase its longitudinal dimensions and thereby increase the size of the expansion of the well and reduce the mass of the expander. In addition, the extension of the tool to the working position is carried out by direct contact of the pusher and the blade and their mutual sliding, which reduces the wear of rubbing surfaces and allows to extend the life of the retractable assembly. The presence of a small diameter hole in the piston cover makes it possible to smoothly move the blade without sharp loading. The maintainability of the proposed expander is also higher due to the through (rather than deaf) hole for the finger of rotation, which makes it easy to knock the last out of the socket when replacing a worn blade, which cannot be said about the prototype. The proposed expander provides for its centering during operation, but the prototype does not. Thus, the proposed technical solution meets the criterion of "novelty."

Анализ известных технических решений (аналогов) в исследуемой области позволяет сделать вывод об отсутствии в них признаков, сходных с существенными отличительными признаками в заявляемом устройстве, и признать его соответствующим критерию «существенные отличия».Analysis of the known technical solutions (analogues) in the studied area allows us to conclude that there are no signs in them that are similar to the essential distinguishing features in the claimed device, and to recognize it as meeting the criterion of "significant differences".

Применение всех новых признаков позволяет существенно уменьшить нагрузки на элементы расширителя, в частности на палец вращения лопасти и на лопасть, в сечении расположения отверстия под палец и тем самым увеличить производительность процесса расширения скважины и диаметр ее расширения за счет увеличения размера породоразрушающего инструмента: чем длиннее лопасть, тем больше расширенный диаметр скважины. А удлинять лопасть позволяет способ ее крепления на корпусе, снижающий величину действующих на нее нагрузок.The use of all the new features can significantly reduce the load on the elements of the expander, in particular on the finger of rotation of the blade and on the blade, in the cross section of the location of the hole under the finger and thereby increase the productivity of the process of expansion of the well and the diameter of its expansion by increasing the size of the rock cutting tool: the longer the blade , the larger the extended borehole diameter. And the blade can be lengthened by the method of its fastening on the body, which reduces the magnitude of the loads acting on it.

На фиг.1 представлен продольный разрез предлагаемого расширителя, на фиг.2 - крепление лопасти в предлагаемом расширителе, разрез «А-А» на фиг.1, на фиг.3 и 4 представлены эпюры нагрузок на рабочий инструмент соответственно в прототипе и в предлагаемом расширителе.Figure 1 presents a longitudinal section of the proposed expander, figure 2 - mounting the blades in the proposed expander, section "aa" in figure 1, figure 3 and 4 presents plots of the loads on the working tool, respectively, in the prototype and in the proposed expander.

Расширитель раздвижной состоит из корпуса 1 цилиндрической формы, внутри которого с помощью пальца 15 закрепляется инструмент- лопасть 13, имеющая в поперечном сечении разную площадь: в центральной части большая площадь, а к концам лопасти площадь плавно уменьшается. На концах лопасти жестко закреплены породоразрушающие и армирующие элементы 11, в качестве которых могут быть вставки из поликристаллических алмазов или твердого сплава. Палец 15 пронизывает корпус 1 по его диаметрально противоположным стенкам, не давая лопасти 13 перемещаться вертикально. В корпусе расширителя диаметрально противоположно выполнены продольные окна 14 и 20, через которые инструмент-лопасть может выдвигаться из корпуса в рабочее положение. Ширина окон равна толщине «Т» лопасти (фиг.2, вид «А-А»). В верхней части корпуса, по торцу внутри, выполнена резьба 2, с помощью которой расширитель подсоединяется к колонне труб, осуществляющих вращательное движение и обеспечивающих по внутренней полости подачу к расширителю промывочной жидкости. В верхней части корпус расширителя выполнен цельным, но имеющим два несимметричных (смещенных относительно продольной оси корпуса) отверстия: одно, ступенчатое, цилиндрическое, служит для расположения в нем (в широкой полости) поршня 8 с уплотнениями 7, который изготовлен заодно с толкателем 9 цилиндрической формы, имеющим возможность перемещаться по узкой полости с уплотнениями 10. Торцевой частью 12 толкатель касается верхней поверхности верхней части лопасти, которая выполнена с углублением в виде скобы, ширина которой равна толщине лопасти. А поверхность дна углубления представляет собой дугу для лучшего скольжения по поверхности лопасти при ее выдвижении и уборке. Сверху ступенчатое отверстие закрывается крышкой 5 на резьбе, в центре которой выполнено отверстие малого диаметра 6. В крышке имеются гнезда 4 для ключа. Поршень 8 имеет снизу коническую форму, чтобы не появилось противодавление на поршень снизу в случае появления жидкости под давлением под поршнем. Параллельно ступенчатому отверстию в верхней части корпуса имеется отверстие 21 для подачи промывочной жидкости в зону обработки через полость расположения лопасти. Это отверстие также смещено относительно продольной оси корпуса. Для уборки лопасти внутрь корпуса расширителя служит пружина 16, которая одним концом закреплена на внутренней поверхности корпуса расширителя, а вторым концом - на нижней поверхности нижней части лопасти ниже ее оси вращения. С нижнего торца корпус расширителя закрывается крышкой 18 на резьбе. Крышка снизу имеет конусную часть 19 для облегчения перемещения расширителя в вертикальном направлении. Сверху и снизу корпуса расположены центраторы 3 и 17.The expanding extender consists of a cylindrical-shaped body 1, inside of which a tool-vane 13 is fixed with a finger 15, which has a different cross-sectional area: in the central part there is a large area, and the area gradually decreases towards the ends of the vane. At the ends of the blades, rock-cutting and reinforcing elements 11 are rigidly fixed, which can be inserts from polycrystalline diamonds or hard alloys. The finger 15 penetrates the housing 1 along its diametrically opposite walls, preventing the blade 13 from moving vertically. In the casing of the expander, longitudinal windows 14 and 20 are diametrically opposed, through which the blade tool can be extended from the casing to the working position. The width of the windows is equal to the thickness "T" of the blade (figure 2, view "aa"). A thread 2 is made in the upper part of the housing, at the end inside, with the help of which the expander is connected to the pipe string performing rotational movement and providing the washing liquid to the expander through the internal cavity. In the upper part, the expander housing is made integral, but having two asymmetric (displaced relative to the longitudinal axis of the housing) openings: one, stepped, cylindrical, serves to locate a piston 8 with seals 7 in it (in a wide cavity), which is made integral with the pusher 9 of the cylindrical forms that can move along a narrow cavity with seals 10. The end part 12 of the pusher touches the upper surface of the upper part of the blade, which is made with a recess in the form of a bracket, the width of which is equal to the thickness of the blade STI And the bottom surface of the recess is an arc for better sliding on the surface of the blade during its extension and cleaning. At the top, the step hole is closed by a cover 5 on the thread, in the center of which a hole of small diameter 6 is made. There are 4 key slots in the cover. The piston 8 has a bottom conical shape, so that there is no back pressure on the piston from the bottom in the event of the appearance of liquid under pressure under the piston. In parallel to the step hole in the upper part of the body there is an opening 21 for supplying washing liquid to the treatment zone through the cavity of the blade. This hole is also offset relative to the longitudinal axis of the housing. To clean the blades inside the expander body, a spring 16 is used, which is fixed at one end on the inner surface of the expander body, and the other end on the lower surface of the lower part of the blade below its axis of rotation. From the lower end of the casing of the expander is closed by a cover 18 on the thread. The bottom cover has a conical part 19 to facilitate the movement of the expander in the vertical direction. Above and below the housing are centralizers 3 and 17.

Расширитель раздвижной работает следующим образом, см.чертежи. Расширитель, закрепленный с помощью резьбы 2 на торце колонны труб, опускается вместе с ними на заданную глубину, где требуется расширить размеры скважины. Лопасть 13 пружиной 16 убрана внутрь корпуса, как показано на фиг.1. Поршень 8 с толкателем 9 находятся в верхнем положении, куда их переместило усилие пружины 16 через верхнюю часть лопасти и торец толкателя. Промывочная жидкость не подается. После опускания колонны на заданную глубину начинается вращение колонны, что заставляет вместе с ней вращаться и расширитель вокруг своей продольной оси. Одновременно начинает подаваться промывочная жидкость по внутренней полости труб колонны, но при малом давлении. При этом давлении промывочная жидкость поступает по отверстию 21 в полость расположения лопасти 13 и далее через окна 14 и 20 в зону обработки стенки скважины. Параллельно через отверстие 6 жидкость поступает в надпоршневую полость и своим давлением воздействует на его верхний торец, создавая определенное усилие. Этого усилия достаточно для преодоления усилия пружины и перемещения толкателя 9 вниз. При этом толкатель, воздействуя поверхностью 12 на лопасть 13, заставляет последнюю поворачиваться на пальце 15 вокруг своей оси. При этом повороте концы лопасти начинают выдвигаться из корпуса на какую-то небольшую величину и обрабатывают боковую поверхность скважины. Давление жидкости на поверхности, после нагнетательных насосов, увеличивают на небольшую величину, что заставит выдвинуться еще лопасти и еще врезаться в породу на определенную величину. И так, постепенно увеличивая давление промывочной жидкости от минимального до максимального, обеспечивается постепенная величина выдвижения лопасти от нулевого значения до максимального, когда продольная ось лопасти займет перпендикулярное продольной оси расширителя положение. Тогда расширение скважины будет максимальным и составлять величину Дмакс., см. фиг.1. Также постепенно лопасть врежется на глубину Дмакс. в стенку скважины, т.к. расширитель в этот период вращался. После этого к колонне, а от нее и к корпусу расширителя, прикладывается осевое усилие, под действием которого расширитель начинает перемещаться вниз (или вверх) по скважине, срезая породу на стенке скважины породоразрушающими элементами 11 до диаметра скважины Дмакс. Центраторы 3 и 17 помогают удерживать расширитель симметрично продольной оси скважины. Когда будет расширена скважина на заданном интервале по ее высоте, тогда прекращается подача промывочной жидкости к расширителю. Над поршнем 8 давление начнет падать, а со стороны пружины 16 усилие будет действовать на лопасть 13 на поворот лопасти вокруг ее оси и втягивание лопасти внутрь корпуса. Это усилие через поверхность 12 толкателя передастся последнему и далее поршню на перемещение их в верхнее крайнее положение. Т.к. отверстие 6 имеет малый размер, то жидкость через него вытечет постепенно, что обеспечит плавное перемещение лопасти внутрь корпуса расширителя. Когда лопасть переместится в исходное положение, то можно после этого осуществлять подъем расширителя, вместе с колонной труб, на дневную поверхность или на новый интервал, где требуется расширение скважины.Extendable extender works as follows, see drawings. The expander, mounted using thread 2 at the end of the pipe string, is lowered along with them to a predetermined depth, where it is necessary to expand the size of the well. The blade 13 by the spring 16 is removed inside the housing, as shown in figure 1. The piston 8 with the pusher 9 are in the upper position, where they were moved by the force of the spring 16 through the upper part of the blade and the end of the pusher. No flushing fluid is supplied. After lowering the column to a predetermined depth, the column begins to rotate, which causes the expander to rotate with it around its longitudinal axis. At the same time, flushing fluid begins to be supplied through the inner cavity of the column pipes, but at low pressure. At this pressure, the flushing fluid enters through the opening 21 into the cavity of the blade 13 and then through the windows 14 and 20 into the treatment zone of the borehole wall. In parallel, through the hole 6, the fluid enters the supra-piston cavity and, with its pressure, acts on its upper end, creating a certain force. This force is sufficient to overcome the force of the spring and move the pusher 9 down. In this case, the pusher, acting on the surface 12 of the blade 13, makes the latter rotate on the finger 15 around its axis. With this rotation, the ends of the blades begin to move out of the body by some small amount and process the side surface of the well. The pressure of the liquid on the surface, after injection pumps, is increased by a small amount, which will force the blades to extend and still crash into the rock by a certain amount. And so, gradually increasing the pressure of the washing liquid from minimum to maximum, a gradual value of the blade extension from zero to maximum is ensured when the longitudinal axis of the blade occupies a position perpendicular to the longitudinal axis of the expander. Then the expansion of the well will be maximum and amount to D max. , see figure 1. Also gradually the blade will cut to a depth of D max. into the wall of the well, because the expander rotated during this period. After that, an axial force is applied to the column, and from it to the casing of the expander, under which the expander begins to move down (or up) along the borehole, cutting off the rock on the borehole wall with rock cutting elements 11 to the borehole diameter D max. Centralizers 3 and 17 help to maintain the expander symmetrically to the longitudinal axis of the well. When the well is expanded at a predetermined interval along its height, then the flow of flushing fluid to the expander is stopped. Above the piston 8, the pressure starts to drop, and from the side of the spring 16, the force will act on the blade 13 to rotate the blade around its axis and retract the blade into the housing. This force through the surface 12 of the pusher will be transmitted to the last and further to the piston to move them to the upper extreme position. Because the hole 6 is small, then the liquid will flow out through it gradually, which will ensure smooth movement of the blade inside the expander body. When the blade moves to its original position, it is then possible to lift the expander, together with the pipe string, to the day surface or to a new interval where expansion of the well is required.

При работе предлагаемого расширителя на лопасть 13 будут действовать следующие силы, см. фиг.4: силы P1 и Р2 действуют на концы лопасти, где расположены породоразрушающие элементы 11. Так как лопасть опирается своими боковыми поверхностями на стенки окон 14 и 20, то со стороны последних появятся реакции R1 и R2. Расстояния «а» являются плечами для действующих сил P1 и Р2. Эти плечи равны между собой, т.к. лопасть изготовлена и закреплена в корпусе симметрично своей оси вращения. Угловая скорость вращения расширителя равна ω. От действующих сил и их реакций, при полностью выдвинутой лопасти (самый тяжелый режим работы) будет действовать изгибающий момент Мизг. и поперечная сила Q. Из эпюр, фиг.4, видно, что максимальный изгибающий момент Мизг.макс. будет действовать в месте опоры лопасти на стенки корпуса. В этих же местах будет действовать и максимальная (в данном случае - одинаковая по всей выпущенной длине лопасти) поперечная сила. Но т.к. внутри корпуса, в месте расположения лопасти, толщину стенки можно изготовить достаточно большой, то действующие нагрузки с необходимым запасом будут уравновешиваться реакциями стенки и соответствующим моментом от них, без разрушения и деформации расширителя.During the operation of the proposed expander, the following forces will act on the blade 13, see Fig. 4: the forces P 1 and P 2 act on the ends of the blade, where the rock-cutting elements 11 are located. from the latter, reactions R 1 and R 2 will appear. Distances a are shoulders for the acting forces P 1 and P 2 . These shoulders are equal, because the blade is made and fixed in the housing symmetrically to its axis of rotation. The angular velocity of rotation of the expander is equal to ω. From the acting forces and their reactions, with the blade fully extended (the most difficult mode of operation), the bending moment M bend will act . and the transverse force Q. From the diagrams, figure 4, it is seen that the maximum bending moment M arg.maks. will act in the place of support of the blade on the walls of the housing. In these places, the maximum (in this case, the same lateral force along the entire extended length of the blade) force will also act. But since inside the case, at the location of the blade, the wall thickness can be made large enough, the existing loads with the necessary margin will be balanced by the wall reactions and the corresponding moment from them, without breaking and deformation of the expander.

В прототипе, см. фиг.3, на лопасть будут действовать те же силы. Но распределены они будут по-другому. Однако величины плеч «а» и «в» здесь оказываются разными: плечо «а» больше плеча «в». Вследствие этого эпюра изгибающего момента Мизг. будет иной: максимальная величина этого момента оказывается в месте опоры длинного плеча лопасти на стенку корпуса. Нулевой же изгибающий момент Мизг. будет действовать не в месте оси вращения лопасти (где он будет равным величине «к»), а сместится на величину «с» от нее в сторону малого плеча лопасти, что потребует усиления вала вращения. Кроме того, т.к. приложение силы Р1 (точка «А» на фиг.3) располагается выше точки приложения силы Р2 (точка «В»), то появляется крутящий момент Мкр. относительно продольной оси лопасти. А это дополнительная нагрузка на лопасть, которая потребует ее усиления. Использование заявляемого изобретения позволяет заметно увеличить производительность процесса расширения скважины, повысить надежность работы оборудования, обеспечить его ремонтопригодность, увеличить размер расширения скважины и уменьшить затраты на выполнение расширения.In the prototype, see figure 3, the same forces will act on the blade. But they will be distributed differently. However, the values of the shoulders “a” and “b” here are different: the shoulder “a” is larger than the shoulder “b”. Due to this diagram of the bending moment M ex . will be different: the maximum value of this moment is in the place of support of the long shoulder of the blade on the wall of the body. Zero bending moment M ex . will act not in the place of the axis of rotation of the blade (where it will be equal to the value of "k"), but will shift by the value of "c" from it towards the small shoulder of the blade, which will require reinforcing the shaft of rotation. In addition, since force P1 (point "A" in figure 3) is located above the point of application of force P2 (point "B"), then there is a torque M cr . relative to the longitudinal axis of the blade. And this is an additional load on the blade, which will require its strengthening. The use of the claimed invention can significantly increase the productivity of the process of expansion of the well, increase the reliability of the equipment, ensure its maintainability, increase the size of the expansion of the well and reduce the cost of performing the expansion.

Источники информацииInformation sources

1. Авторское свидетельство СССР №206469 от 16.04.1963 г. по кл. Е21В 9/28.1. USSR author's certificate No. 206469 of 04.16.1963 according to class. ЕВВ 9/28.

2. Авторское свидетельство СССР №1666678 от 19.05.1989 г. по кл. Е21В 7/28.2. USSR author's certificate No. 1666678 of 05/19/1989 by class. ЕВВ 7/28.

3. Авторское свидетельство СССР №324374 от 23.12.1971 г. по кл. Е21В 9/22.3. Copyright certificate of the USSR No. 324374 dated 12/23/1971 under class. ЕВВ 9/22.

Claims (1)

Расширитель раздвижной, включающий корпус, поршень, пружину, толкатель и шарнирно закрепленный рабочий орган, отличающийся тем, что породоразрушающий инструмент сделан в виде симметричной, во всех направлениях, лопасти, более широкой - в центральной части и постепенно сужающейся - к концам, выполненной с возможностью вращения в вертикальной плоскости на горизонтальном пальце, пронизывающем корпус и лопасть в их середине, причем корпус имеет два диаметрально расположенных окна в виде боковой продольной проточки, по ширине равной толщине лопасти, и одно окно расположено выше другого так, что позволяет одной половине лопасти быть утопленной внутрь корпуса через нижнее окно, а второй части лопасти - через верхнее окно в транспортном положении и при полном выдвижении лопасти в рабочее положение через окна, она расположена перпендикулярно продольной оси корпуса, при этом нижняя поверхность верхней части лопасти уложена на нижнюю поверхность верхнего окна, а верхняя поверхность нижней части лопасти уперта в верхнюю поверхность нижнего окна, чем лопасть зафиксирована в рабочем положении; кроме того, верхняя часть корпуса имеет резьбу для соединения с колонной труб, а ниже этой резьбы, внутри корпуса, выполнен цилиндрический ступенчатый канал, смещенный относительно продольной оси корпуса, в широкой части которого размещен поршень, закрываемый сверху поршневой крышкой с отверстием и изготовленный заодно с толкателем, проходящим через узкую часть канала и имеющим на свободном торце, соприкасающемся с верхней поверхностью лопасти, углубление, поверхность дна которого выполнена в виде дуги, а рядом со ступенчатым отверстием расположено цилиндрическое отверстие, смещенное относительно продольной оси корпуса, предназначенное для подачи промывочной жидкости в зону обработки; между лопастью, ниже ее оси вращения, и корпусом закреплена пружина для возвращения лопасти в транспортное положение. Extendable extender, comprising a housing, a piston, a spring, a pusher and a pivotally mounted working body, characterized in that the rock cutting tool is made in the form of a blade symmetrical in all directions, wider in the central part and gradually tapering to the ends, made with the possibility rotation in a vertical plane on a horizontal finger penetrating the body and the blade in their middle, and the body has two diametrically located windows in the form of a lateral longitudinal groove, equal in width to the thickness to protect, and one window is located above the other so that allows one half of the blade to be recessed into the housing through the lower window, and the second part of the blade through the upper window in the transport position and when the blade is fully extended into the working position through the windows, it is perpendicular to the longitudinal axis case, while the lower surface of the upper part of the blade is laid on the lower surface of the upper window, and the upper surface of the lower part of the blade rests on the upper surface of the lower window, than the blade is fixed in the working position; in addition, the upper part of the housing has a thread for connection with a pipe string, and below this thread, inside the housing, a cylindrical stepped channel is made, offset from the longitudinal axis of the housing, in the wide part of which there is a piston closed on top by a piston cap with a hole and made integral with a pusher passing through a narrow part of the channel and having at its free end in contact with the upper surface of the blade, a recess, the bottom surface of which is made in the form of an arc, and next to the step hole arranged cylindrical bore offset from the longitudinal axis of the housing, for supplying washing liquid into the processing zone; between the blade, below its axis of rotation, and the body, a spring is fixed to return the blade to the transport position.
RU2012133240/03A 2012-08-02 2012-08-02 Extending reamer RU2507362C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012133240/03A RU2507362C1 (en) 2012-08-02 2012-08-02 Extending reamer

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012133240/03A RU2507362C1 (en) 2012-08-02 2012-08-02 Extending reamer

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2507362C1 true RU2507362C1 (en) 2014-02-20

Family

ID=50113314

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012133240/03A RU2507362C1 (en) 2012-08-02 2012-08-02 Extending reamer

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2507362C1 (en)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU324374A1 (en) * Г. С. Абдрахманов, В. И. Крылов , Б. С. Халаман Татарский нефт ной научно исследовательский институт HYDRAULIC EXPANDER
SU976005A2 (en) * 1981-05-13 1982-11-23 Артемовская Геологоразведочная Экспедиция Производственного Геологического Объединения "Донбассгеология" Министерства Геологии Усср Hydraulic expander
SU1745858A1 (en) * 1990-01-08 1992-07-07 Проектно-Конструкторская Контора Проектно-Строительного Объединения "Востокбурвод" Hole reamer
RU32823U1 (en) * 2003-06-17 2003-09-27 Кузяев Эльмир Саттарович Hydro-mechanical slotted rotary hammer
US6959774B2 (en) * 2000-10-27 2005-11-01 Nackerud Alan L Drilling apparatus
RU2348797C1 (en) * 2007-07-18 2009-03-10 Сергей Владимирович Кривцов Hydraulic slot-hole skiving puncher

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU324374A1 (en) * Г. С. Абдрахманов, В. И. Крылов , Б. С. Халаман Татарский нефт ной научно исследовательский институт HYDRAULIC EXPANDER
SU976005A2 (en) * 1981-05-13 1982-11-23 Артемовская Геологоразведочная Экспедиция Производственного Геологического Объединения "Донбассгеология" Министерства Геологии Усср Hydraulic expander
SU1745858A1 (en) * 1990-01-08 1992-07-07 Проектно-Конструкторская Контора Проектно-Строительного Объединения "Востокбурвод" Hole reamer
US6959774B2 (en) * 2000-10-27 2005-11-01 Nackerud Alan L Drilling apparatus
RU32823U1 (en) * 2003-06-17 2003-09-27 Кузяев Эльмир Саттарович Hydro-mechanical slotted rotary hammer
RU2348797C1 (en) * 2007-07-18 2009-03-10 Сергей Владимирович Кривцов Hydraulic slot-hole skiving puncher

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10830004B2 (en) Steering pads with shaped front faces
RU2462577C2 (en) Expanding reamer for holes reaming and method of hole reaming
US5402856A (en) Anti-whirl underreamer
US7293616B2 (en) Expandable bit
CN103726791B (en) Soft and broken seam gas pumping hole pipe-following drilling Counterboring apparatus
US7461706B2 (en) Drilling apparatus with percussive action cutter
US8074744B2 (en) Horizontal waterjet drilling method
US10590734B2 (en) Casing landing and cementing tool and methods of use
NO20110812A1 (en) reamer
US20180266186A1 (en) Collapsible multi-sized drill bit and method of use
GB2516860A (en) Downhole expandable drive reamer apparatus
EP3207283B1 (en) Boring apparatus and method
NO340812B1 (en) SPACE TOOLS AND SPACE OPERATION FOR EXTENSION OF A Well
NO347985B1 (en) Expansion drill for use in a borehole in the underground, and method for expanding a borehole in the underground
CN107288540B (en) A kind of oil/gas drilling volume increase connection makees device and method
RU2542057C1 (en) Blade underreamer
US7258165B1 (en) Hole opener and drillable casing guide and methods of use
CN106703728A (en) Reciprocating rotating bidirectional replacement device
US7690444B1 (en) Horizontal waterjet drilling method
CN104088598B (en) Boring pressure release type lock of tool drilling fishing tool and method
RU2507362C1 (en) Extending reamer
CN104481394B (en) Radial level rotary drilling flexible axle protection device
CN203756034U (en) Hydraulic expansion drilling following hole opener
CN107217991B (en) Deep well reaming method and PDC hydraulic reamer
CN114215491A (en) Integrated abandoned well casing cutting fisher