RU57792U1

RU57792U1 - WELL EXPANDER

Info

Publication number: RU57792U1
Application number: RU2006119653/22U
Authority: RU
Inventors: Нигаматьян Хамитович Хамитьянов; Наиль Назымович Вильданов; Анатолий Вениаминович Киршин; Ильяс Анисович Уразгильдин; Виталий Петрович Филиппов
Original assignee: Открытое акционерное общество "Татнефть" им. В.Д. Шашина
Priority date: 2006-06-05
Filing date: 2006-06-05
Publication date: 2006-10-27

Abstract

Предложение относится к буровой технике нефтегазодобывающей промышленности, в частности, к устройствам для увеличения диаметра скважины в заданном интервале. Расширитель скважин содержит корпус с наклонными пазами и размещенным в нем штоком, взаимодействующий со штоком поршень, который выполнен кольцевым и размещен в камере, образованной наружной стенкой штока и внутренней стенкой корпуса, закрепленные в наклонных пазах корпуса и соединенные посредством тяг с поршнем лапы с зубками на рабочей поверхности. Лапы соединены с тягами шарнирно, а рабочая поверхность лап образована расширяющейся от центра устройства с переменной увеличивающейся кривизной к верху, относительно расположения в скважине, и рассеченной вдоль посередине выборкой изогнутой наружной поверхностью. Зубки на рабочей поверхности расположены продольными рядами, а первый и первый после выборки в сторону вращения ряды зубков зафиксированы под наклоном относительно своих осей в сторону вращения. Верхние зубки выполнены в виде наклонных калибрующих пластин, расположенных вдоль рабочей поверхности. Зубки в рядах могут быть выполнены с возможностью взаимодействия со стенками скважины при вращении, не повторяя траекторию предыдущих. Применение предлагаемой конструкции расширителя скважин позволяет улучшить качество расширяемой поверхности скважины со стабильными геометрическими параметрами по всей длине и значительно увеличить ресурс его работы за счет оптимального распределения режущих элементов (зубков) на рабочей поверхности, выполненной сложной геометрической формы. 4 илл. на 2 л.The proposal relates to drilling equipment in the oil and gas industry, in particular, to devices for increasing the diameter of a well in a given interval. The well expander comprises a housing with inclined grooves and a rod located therein, a piston interacting with the rod, which is annular and placed in a chamber formed by the outer wall of the stem and the internal wall of the housing, fixed in inclined grooves of the housing and connected by means of rods to the piston of the paw with teeth on work surface. The paws are pivotally connected to the rods, and the working surface of the paws is formed by expanding from the center of the device with a variable increasing curvature to the top, relative to the location in the well, and a curved outer surface dissected along the middle in the sample. The teeth on the working surface are arranged in longitudinal rows, and the first and first after sampling in the direction of rotation, the rows of teeth are fixed at an angle to their axes in the direction of rotation. The upper teeth are made in the form of inclined calibrating plates located along the working surface. The teeth in the rows can be made with the possibility of interaction with the walls of the well during rotation, without repeating the trajectory of the previous ones. The application of the proposed design of the well expander can improve the quality of the expandable surface of the well with stable geometric parameters along the entire length and significantly increase the resource of its work due to the optimal distribution of cutting elements (teeth) on the working surface, made of complex geometric shapes. 4 ill. for 2 liters

Description

Предложение относится к буровой технике нефтегазодобывающей промышленности, в частности, к устройствам для увеличения диаметра скважины в заданном интервале.The proposal relates to drilling equipment in the oil and gas industry, in particular, to devices for increasing the diameter of the borehole in a given interval.

Известен «Расширитель скважины» (патент RU №2231612, Е 21 В 07/28, опубл. Бюл. №18 от 27.06.2004 г.), включающий корпус с центральным проходным каналом, закрепленные на корпусе лапы с породоразрушающими элементами и механизм выдвижения лап в рабочее положение, содержащий размещенный в проходном канале кольцевой поршень со штоком, подпружиненный в сторону нижнего конца корпуса и имеющий элементы, взаимодействующие с лапами при переводе их в рабочее и транспортное положения, при этом в лапах выполнены крестообразные пазы, а взаимодействующие с лапами элементы выполнены в виде кронштейнов, закрепленных на наружной стенке его штока и имеющих крестообразные выступы, расположенные в крестообразных пазах лап с возможностью перемещения по ним, причем пружина поршня размещена в полости, образованной наружной стенкой штока и внутренней стенкой корпуса и сообщенной с внешней средой.The well-known "Expander wells" (patent RU No. 2231612, E 21 B 07/28, publ. Bull. No. 18 dated 06/27/2004), comprising a housing with a Central passage channel, mounted on the housing legs with rock cutting elements and the mechanism for extending the legs in the working position, containing an annular piston with a rod located in the passage channel, spring-loaded towards the lower end of the housing and having elements interacting with the legs when translating them into the working and transport positions, while the paws are made with cross-shaped grooves and the elements interacting with the legs the cops are made in the form of brackets mounted on the outer wall of its rod and having cross-shaped protrusions located in the cross-shaped grooves of the paws with the ability to move along them, and the piston spring is placed in the cavity formed by the outer wall of the stem and the inner wall of the housing and in communication with the external environment.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является «Расширитель скважин» (патент RU №2172385, Е 21 В 07/28, опубл. Бюл. №23 от 20.08.2001 г.), содержащий корпус с наклонными пазами и размещенным в нем штоком, поршень, взаимодействующий со штоком, и закрепленные наклонных в пазах корпуса лапы с цапфами, на которых установлены шарошки с зубками, при этом лапы снабжены опорами, соединенными посредством тяг с поршнем и имеющими отверстия, в которых расположены свободные концы цапф лап, а поршень выполнен кольцевым и размещен в камере, образованной наружной стенкой штока и внутренней стенкой корпуса, причем зубки на каждой из шарошек размещены с различным шагом.The closest in technical essence and the achieved result is “Expander wells” (patent RU No. 2172385, E 21 B 07/28, publ. Bull. No. 23 from 08.20.2001), containing a housing with inclined grooves and a rod placed in it , a piston interacting with the rod, and paws with trunnions, inclined in grooves of the body, mounted on slots, on which the cones with teeth are mounted, the paws are provided with supports connected by rods to the piston and having holes in which the free ends of the paw trunks are located, and the piston is made ring and placed in the chamber, formed by the outer wall of the stem and the inner wall of the housing, with the teeth on each of the cones placed at different steps.

Недостатками данных конструкций являются невысокая долговечность инструмента, связанная со сложной многоэлементной конструкцией, с нерациональным размещением породоразрушающих элементов с зубками, подвергающихся при работе касательному, в том числе и ударному, относительно крепления воздействию, что приводит к быстрому выходу его из строя.The disadvantages of these designs are the low durability of the tool, associated with a complex multi-element design, with the irrational placement of rock-cutting elements with teeth, which are subjected to a tangential, including impact, impact relative to the attachment during operation, which leads to its rapid failure.

Технической задачей предлагаемой полезной модели является создание надежной и долговечной конструкции породоразрушающей рабочей поверхности расширителя, оснащенной зубками, позволяющей качественно производить расширение скважин.The technical task of the proposed utility model is the creation of a reliable and durable design of the rock-cutting working surface of the expander, equipped with teeth, which allows high-quality expansion of the wells.

Техническая задача решается расширителем скважин, содержащим корпус с наклонными пазами и размещенным в нем штоком, взаимодействующий со штоком поршень, который выполнен кольцевым и размещен в камере, образованной наружной стенкой штока и внутренней стенкой корпуса, закрепленные наклонных в пазах корпуса и соединенные посредством тяг с поршнем лапы с зубками на рабочей поверхности.The technical problem is solved by a well expander containing a housing with inclined grooves and a rod located in it, a piston interacting with the rod, which is annular and placed in a chamber formed by the outer wall of the stem and the internal wall of the housing, fixed inclined in the grooves of the housing and connected by rods to the piston paws with teeth on the work surface.

Новым является то, что рабочая поверхность лап образована расширяющейся от центра устройства с переменной увеличивающейся кривизной к верху, относительно расположения в скважине, и рассеченной вдоль посередине выборкой изогнутой наружной поверхностью, причем зубки на рабочей поверхности расположены продольными рядами, а первый и первый после выборки в сторону вращения ряды зубков зафиксированы под наклоном относительно своих осей в сторону вращения, при этом верхние зубки выполнены в виде наклонных калибрующих пластин, расположенных вдоль рабочей поверхности.What is new is that the working surface of the paws is formed by expanding from the center of the device with a variable increasing curvature to the top, relative to the location in the well, and a curved outer surface cut along the middle of the sample, with the teeth on the working surface arranged in longitudinal rows, and the first and first after side of rotation, the rows of teeth are fixed obliquely relative to their axes in the direction of rotation, while the upper teeth are made in the form of inclined calibrating plates, located along the working surface.

Новым является также то, что, что зубки в рядах выполнены с возможностью взаимодействия со стенками скважины при вращении, не повторяя траекторию предыдущих.New is also the fact that the teeth in the rows are made with the possibility of interaction with the walls of the well during rotation, without repeating the trajectory of the previous ones.

На Фиг.1 изображена конструкция расширителя скважин с частичным осевым разрезом.Figure 1 shows the design of the reamer wells with a partial axial section.

На Фиг.2 изображена лапа - вид сбоку.Figure 2 shows a paw - side view.

На Фиг.3 изображена лапа - вид А.Figure 3 shows a paw - view A.

На Фиг.4 изображена лапа - вид сверху.Figure 4 shows a paw - top view.

Расширитель скважин содержит корпус 1 (см. Фиг.1) с наклонными пазами 2 и размещенным в нем штоком 3, взаимодействующий со штоком 3 поршень 4, который выполнен кольцевым и размещен в камере 5, образованной наружной стенкой штока 3 и внутренней стенкой корпуса 1, закрепленные наклонных в пазах 2 корпуса 1 (например при помощи «ласточкиного хвоста» или Т - образного паза) и соединенные посредством тяг 6 с поршнем 4 лапы 7 с зубками 8 (см. Фиг.2) на рабочей поверхности 9. Лапы 7 (см. Фиг.1) соединены с тягами при помощи шарниров 10. Рабочая поверхность 9 (см. Фиг.2) лап 7 образована расширяющейся от центра устройства с переменной увеличивающейся кривизной к верху, относительно расположения в скважине (на Фиг. не показана), и рассеченной вдоль посередине выборкой 11 (см. Фиг.3 и 4) изогнутой наружной поверхностью (см. Фиг.2), причем зубки на рабочей поверхности 9 расположены продольными The well extender comprises a housing 1 (see FIG. 1) with inclined grooves 2 and a rod 3 located therein, interacting with a rod 3 a piston 4, which is annular and placed in a chamber 5, formed by the outer wall of the rod 3 and the inner wall of the housing 1, fixed inclined in the grooves 2 of the housing 1 (for example, using the "dovetail" or T - shaped groove) and connected via rods 6 with the piston 4 legs 7 with teeth 8 (see Figure 2) on the working surface 9. Feet 7 (see Fig. 1) connected to the rods by means of hinges 10. The working surface 9 (see Figure 2) AP 7 is formed by expanding from the center of the device with a variable increasing curvature to the top, relative to the location in the well (not shown in Fig.), and a curved outer surface 11 (see Figs. 3 and 4) dissected along the middle (see Fig. 2 ), and the teeth on the working surface 9 are longitudinal

рядами 12, (см. Фиг.4) 13, 14 и 15, а первый 12 и первый после выборки 14 в сторону вращения ряды зубков 8 зафиксированы под наклоном l (см. Фиг.3) относительно своих осей в сторону вращения, при этом верхние зубки 16 (см. Фиг.2 и 4) выполнены в виде наклонных калибрующих пластин, расположенных вдоль рабочей поверхности 9 (см. Фиг.2). Зубки 8 (см. Фиг.4) в рядах 12, 13, 14 и 15 могут быть выполнены с возможностью взаимодействия со стенками скважины при вращении, не повторяя траекторию предыдущих, что улучшает качество обработки и более равномерно распределяет нагрузку между зубками 8.rows 12, (see Figure 4) 13, 14 and 15, and the first 12 and the first after sampling 14 in the direction of rotation, the rows of teeth 8 are fixed at an angle of l (see Figure 3) relative to their axes in the direction of rotation, while the upper teeth 16 (see Fig. 2 and 4) are made in the form of inclined calibrating plates located along the working surface 9 (see Fig. 2). Teeth 8 (see Figure 4) in rows 12, 13, 14 and 15 can be made with the possibility of interaction with the walls of the well during rotation, without repeating the trajectory of the previous ones, which improves the quality of processing and more evenly distributes the load between the teeth 8.

Расширитель работает следующим образом.The expander works as follows.

Корпус 1 (см. Фиг.1) при помощи верхней 17 и нижней 18 резьб соединяется соответственно с верхним 19 и нижним 20 переводниками скважинного оборудования (на Фиг. не показано). Шток 3 поджимают вниз пружиной 21 относительно верхнего переводника 19, нижний переводник 20 снабжен сужающимся центральным каналом 22. После чего конструкцию в сборе в составе скважинного оборудования спускают в скважину (на Фиг. не показана) в интервал расширения (на Фиг. не показан). Затем скважинному оборудованию придают вращательное и поступательное движение, прокачивая по его внутренней полости (на Фиг. не показана) жидкость. Благодаря сужающемуся центральному каналу 22 в камере 5 снизу поршня 4 создается повышенное давление, которое перемещает вверх поршень 4, а вместе с ним шток 3, сжимая пружину 21, тяги 6 и с лапами 7. Лапы 7, перемещаясь по наклонным пазам 2, расходятся благодаря шарнирному соединению 10 с тягами 6 от центра корпуса 1 до соприкосновения лап 7 со стенками скважины. При этом зубки 8 (см. Фиг.2 и 4) и 19, зафиксированные на рабочей поверхности 9 лап 7, взаимодействуя со стенками скважины, производят ее расширение.The housing 1 (see Figure 1) using the upper 17 and lower 18 threads is connected, respectively, with the upper 19 and lower 20 subs of downhole equipment (Fig. Not shown). The rod 3 is pressed down by a spring 21 relative to the upper sub 19, the lower sub 20 is provided with a tapering central channel 22. After that, the complete assembly of the downhole equipment is lowered into the well (not shown in FIG.) In the expansion interval (not shown in FIG.). Then, the downhole equipment is given rotational and translational motion, pumping fluid along its internal cavity (not shown in Fig.). Due to the tapering Central channel 22 in the chamber 5 from the bottom of the piston 4 creates increased pressure, which moves up the piston 4, and with it the rod 3, compressing the spring 21, rod 6 and legs 7. The legs 7, moving along the inclined grooves 2, diverge swivel 10 with rods 6 from the center of the housing 1 to the contact paws 7 with the walls of the well. In this case, the teeth 8 (see Fig. 2 and 4) and 19, fixed on the working surface 9 of the paws 7, interacting with the walls of the well, produce its expansion.

Благодаря тому, что рабочая поверхность 9 (см. Фиг.2) лап 7 образована расширяющейся от центра устройства с переменной увеличивающейся кривизной к верху, относительно расположения в скважине, наружной поверхностью, позволяет постепенно и безударно расширять скважину зубками 8, расположенными на этой поверхности. Наличие же выборки 11 (см. Фиг.3 и 4) на рабочей поверхности улучшает удаление выбуренной породы и охлаждение зубков 8 и позволяет удвоить количество режущих кромок, роль которых играют первые 12 (см. Фиг.4) и первые после выборок 14 ряды зубков 8, участвующих в непосредственном расширении скважины. Следующие ряды 13 и 15 зубков 8, расположенные за рядами 12 и 14, играют роль центраторов и разрушителей породы, оставшейся между зубками 8 рядов 12 и 14. Калибрующие пластины 16 играют роль сглаживания, улучшая качество обрабатываемой поверхности, что особенно важно при последующей за расширением установке скважинных устройств, например, профильных Due to the fact that the working surface 9 (see Figure 2) of the paws 7 is formed by expanding from the center of the device with a variable increasing curvature to the top, relative to the location in the well, the outer surface allows the well to be gradually and unstressed to extend the well with teeth 8 located on this surface. The presence of sample 11 (see Figs. 3 and 4) on the working surface improves the removal of cuttings and cooling of the teeth 8 and allows you to double the number of cutting edges, the role of which is played by the first 12 (see Figure 4) and the first rows of teeth after samples 14 8 involved in direct expansion of the well. The following rows 13 and 15 of teeth 8 located behind rows 12 and 14 play the role of centralizers and destroyers of the rock remaining between teeth 8 of rows 12 and 14. Gauge plates 16 play the role of smoothing, improving the quality of the processed surface, which is especially important during subsequent expansion installation of downhole devices, for example, profile

перекрывателей (на Фиг. не показаны). Удвоение количества режущих кромок 12 и 14 и расположение зубков 8 с возможностью взаимодействия со стенками скважины при вращении, не повторяя траекторию предыдущих, позволяет более равномерно распределить нагрузку при расширении скважин практически без изменения наружного диаметра рабочей поверхности. Расположение оси зубков 8 в рядах 12 и 14 под углом α (см. Фиг.3) в сторону вращения позволяет увеличить усилие необходимое для вырывания зубков 8 из рабочей поверхности 9 лап 7, так как нагрузка при резании распределяется практически вдоль оси этих зубов 8. Все вышесказанное позволяет значительно увеличить качество расширяемой поверхности и увеличить ресурс работы расширителя скважин.overlappers (not shown in FIG.). Doubling the number of cutting edges 12 and 14 and the location of the teeth 8 with the possibility of interaction with the walls of the well during rotation, without repeating the trajectory of the previous ones, allows you to more evenly distribute the load when expanding the wells with virtually no change in the outer diameter of the working surface. The location of the axis of the teeth 8 in rows 12 and 14 at an angle α (see Figure 3) in the direction of rotation allows you to increase the force required to pull out the teeth 8 from the working surface 9 of the legs 7, since the load when cutting is distributed almost along the axis of these teeth 8. All of the above can significantly increase the quality of the expandable surface and increase the life of the expander wells.

По завершении работы продольную подачу, вращение скважинного оборудования и подачу жидкости через него прекращают. В результате под действием пружины 21 (см. Фиг.1) шток 3 с поршнем 4, тягами 6 и лапами 7 перемещаются вниз (см. Фиг.1). В результате расширитель скважин возвращается в исходное (транспортное) состояние и извлекается из скважины.Upon completion of the work, the longitudinal flow, rotation of the downhole equipment and the flow of fluid through it are stopped. As a result, under the action of the spring 21 (see Figure 1), the rod 3 with the piston 4, rods 6 and paws 7 are moved down (see Figure 1). As a result, the well expander returns to its original (transport) state and is removed from the well.

Применение предлагаемой конструкции расширителя скважин позволяет улучшить качество расширяемой поверхности скважины со стабильными геометрическими параметрами по всей длине и значительно увеличить ресурс его работы за счет оптимального распределения режущих элементов (зубков) на рабочей поверхности, выполненной сложной геометрической формы.The application of the proposed design of the well expander can improve the quality of the expandable surface of the well with stable geometric parameters along the entire length and significantly increase its service life due to the optimal distribution of cutting elements (teeth) on the working surface, made of complex geometric shapes.

Claims

1. A well extender comprising a housing with inclined grooves and a rod located therein, a piston interacting with the rod, which is annular and placed in a chamber formed by the outer wall of the stem and the internal wall of the housing, fixed in inclined grooves of the housing and connected via rods to the piston paws with teeth on the working surface, characterized in that the working surface of the paws is formed by expanding from the center of the device with a variable increasing curvature to the top, relative to the location in the well, and the curved outer surface cut off along the middle in the sample, the teeth on the working surface are arranged in longitudinal rows, and the first and first after the rotation side rows of teeth are fixed obliquely relative to their axes in the direction of rotation, while the upper teeth are made in the form of inclined calibrating plates located along the work surface.

2. The well expander according to claim 1, characterized in that the teeth in the rows are configured to interact with the walls of the well during rotation without repeating the trajectory of the previous ones.