SU1072542A1

SU1072542A1 - Borehole expander

Info

Publication number: SU1072542A1
Application number: SU823411522A
Authority: SU
Inventors: В.И. Москольченко; В.Ф. Павельев
Original assignee: Предприятие П/Я Р-6295
Priority date: 1982-03-23
Filing date: 1982-03-23
Publication date: 1985-06-15

Description

Изобретение относитс к области расширени скважин. Известен расширитель скважин, включающий корпус с шарнирно установленными лопаст ми, которые кинематически св заны с силовыми органа ми преимущественно гидравлическими цилиндрами ij . Силовые органы, воздейству непосредственно на лопасти, отклон ют . их в вертикальной плоскости. Вследствие такого взаимодействи силовых органов с лопаст ми и происходит процесс резани лопаст ми забо , т.е. процесс расширени скважин. Недостатком описанного технического решени вл етс наличие силового оборудовани , снижающего надеж ность расширител в целом и усложн ющего его конструкцию. Следует от метить также и нежелательную,практически жесткуюсв зь лопасти с кор пусом, осуществл емую через гидроцилиндр . Недостатком следует считать также и то, что наличие силового обору довани уменьшает поперечное проход ное сечение, что ухудшает вынОс из скважин пульпы и уменьшает производительность расширител . Известен также другой расширитель скважин, включающий корпус.с отверсти ми дл промывочной жидкости и шарнирно установленные на нем рабочие органы с режущими элементами 2 . В этом техническом решении задача расширени скважины решаетс с помощью гибких лопастей. Лопасти вы полнены из отрезков стального каната, на котором установлена цилиндричес;ка пружина, охватывакща канат и резцы в виде звездочек, свободно ус тановленных на канате и вращающихс на нем. Отрезки каната жестко св за ны с корпусом, имекнцим отверсти дл промывочной, жидкости. Корпус установлен на буровой штанге, имеющей специальйое уплотнительное устройст во. При вращении буровой штанги лопасти расширител , сложенные в обсад ной трубе параллельно ее стенкам, под действием пружины и центробежных сил воздействуют посредством звездочек на стенки скважины, т.е. происходит расширение скважины, а промывочна жидкость осуществл ет вынос пульпы из забо . 422 При опускании- расширител в обсадной трубе лопасти должны быть отогнуты назад. Если лопасти отогнуть вперед, то при выходе их за пределы обсадной трубы под действием упругих сил пружины и каната концы лопастей, распр мл сь, будут упиратьс в забой , и дальнейшее опускание расширител будет затруднено. При отогнутых назад лопаст х возможно расширение скважины в форме цилиндра с плоским дном. Така форма скважины при работе монитора не обеспечит концентрацию отбитых кусков полезного ископаемого в средней части скважины и затруднит, работу гидроэлеватора. При работе расширител в глинистом забое возможно залипание резцовзвездочек и уменьшение производительности расширител .При работе расширител происходит только кон- .центричное вращение пульпы и отсутствуют потоки пульпы в вертикальной плоскости. Вследствие этого не происходит активного перемешивани пульпы, так как под действием центробежных сил более т желые частицы пульпы разлетаютс к периферийным участкам расшир емой скважины непо,средственно в зону резани . При этом затрудн етс резание и возможно заклинивание скважины , что резко уменьшает производительность расширител . Целью изобретени вл етс увеличение эффективности и надежности работы за счет предотвращени выпадани шлама на дно скважины. Указанна цель достигаетс тем, что в расширителе скважин, включающем корпус с отверсти ми дл промывочной жидкости и шарнирно установленные на нем рабочие органы, которые выполнены в виде лопастей, установленных под углом атаки к набегающему потоку жидкости. На фиг,I изображен расширитель, опущенный в скважину в нерабочем состо нии; на фиг.2 - то же, в рабочем состо нии; на фиг.З - взаимодействие плоской лопасти с потоком набегающей пульпы и с забоем; на фиг.4 взаимодействие криволинейной лопасти с потоком набегающей пульпы и с забоем. Расширитель состоит из наконечника 1, имеющего отверстие дл пдомывочной жидкости 2, плоских лопастей 3, установленных с помощью шарниров 4 на наконечник 1. и имеющих режущие элементы 5.The invention relates to the field of well expansion. A well extender is known, which includes a housing with hinged blades that are kinematically connected with power bodies, predominantly by hydraulic cylinders ij. The force organs, acting directly on the blades, are deflected. them in a vertical plane. Due to this interaction of the power bodies with the blades, the blade cutting process takes place, i.e. well expansion process. The disadvantage of the described technical solution is the presence of power equipment, which reduces the reliability of the expander as a whole and complicates its design. It is also necessary to note the undesirable, almost rigid, blade with the casing through a hydraulic cylinder. It is also a disadvantage that the presence of power equipment reduces the cross-section, which worsens the output of the pulp wells and reduces the performance of the expander. Another well extender is also known, which includes a housing with holes for flushing fluid and working bodies hinged on it with cutting elements 2. In this technical solution, the problem of expanding the well is solved with the help of flexible blades. The blades are made of segments of steel rope, on which cylindrical is mounted, as a spring, covering the rope and cutters in the form of stars, freely mounted on the rope and rotating on it. Rope lengths are rigidly connected to the hull, with holes for flushing fluid. The housing is mounted on a drill rod that has a special sealing device. When the drill rod rotates, the reamer blades, folded in the casing pipe parallel to its walls, under the action of the spring and centrifugal forces act by asterisks on the borehole walls, i.e. the well expands and the flushing fluid carries the pulp out of the bottom. 422 When lowering the reamer in the casing, the blades should be bent backwards. If the blades are bent forward, then when they go beyond the casing under the action of elastic forces of the spring and rope, the ends of the blades, straightening, will abut against the bottom, and further lowering of the expander will be difficult. When the blades are bent backwards, the well may be expanded in the form of a cylinder with a flat bottom. Such a well shape during the operation of the monitor will not ensure the concentration of broken pieces of mineral in the middle part of the well and make it difficult to operate the hydraulic elevator. During the operation of the expander in the clay face, sticky stars can stick and the expander decreases in performance. When the expander is in operation, only the concentric rotation of the pulp occurs and there are no pulp flows in the vertical plane. As a result, there is no active mixing of the pulp, since under the action of centrifugal forces, the heavier pulp particles fly to the peripheral parts of the expanding well directly to the cutting zone. At the same time, cutting is difficult and seizure of the well is possible, which drastically reduces the performance of the expander. The aim of the invention is to increase the efficiency and reliability of operation by preventing sludge falling to the bottom of the well. This goal is achieved by the fact that in the expander of wells, including a housing with openings for flushing fluid and working bodies hinged on it, which are made in the form of blades mounted at an angle of attack to the oncoming fluid flow. Fig. I shows a reamer lowered into the well in an idle state; Figure 2 - the same, in the working state; on fig.Z - the interaction of the flat blade with the flow of the incident pulp and the bottom; in Fig. 4, the interaction of a curvilinear blade with a stream of incident pulp and a face. The expander consists of a tip 1 having an opening for the washing liquid 2, flat blades 3 mounted with hinges 4 on the tip 1. and having cutting elements 5.

Возможна также друга форма лопастей и режущих элементов. Така форма-представлена на фиг.4. Лопаст 6 имеет форму в сечении такую, котора обеспечивает подъемную силу при движении лопасти в жидкости, при этом режущие элементы 7 расположены на наружной криволинейной поверхности лопасти 6.Another form of blades and cutting elements is also possible. Such a form is shown in FIG. The blade 6 has a shape in cross section such that provides lifting force when the blade moves in a liquid, while the cutting elements 7 are located on the outer curvilinear surface of the blade 6.

Расширитель работает следуюи51м образом.The extender works in the following way.

При вращении расширител наконечник 1 через шарниры 4 увлекает за собой лопасти 3 плоской формы ил лопасти 6 криволинейной формы. При движении этих лопастей в набегающем потоке пульпы происходит их взаимодействие и в результате возникает пбдъемна сила, воздействующа на лопасти 3 или 6, при этом лопасти , враща сь на шарнире 4, взаимодействует с забоем с помощью режущих элементов 5 дл плоской лопасти 3 или режущих элементов 7 дл криволинейной лопасти.6. По -мере увеличени угла раскрыти лопастей 3 и 6 происходит увеличение длины лопасти 3, участвуницей в резании, или увеличение количества режущих .элементов 7, взаимодействующих с забоем и установленных на лопасти 6. Однако при увеличении угла раскрыти лопастей при посто нной угловой скорости происходит также и рост линейной скорости каждой точки лопасти за счет увеличени ее радиуса вращени . Увеличение линейной скорости приводит к росту подъемной силы. Таким образом, происходит некоторое саморегулирование процессов резани забо , т.е. усилие, прижимающее лопасть З.к забою и вли ющее на толщину срезаемой стружки, резко не измен етс ,- что может обеспечить хорошую стабильность процесса расширени скважины .During the rotation of the expander tip 1 through the hinges 4 carries along the blades 3 of a flat shape or the blades 6 of a curved shape. When these blades move in the incident flow of the pulp, they interact and as a result, a pulling force occurs on the blades 3 or 6, while the blades, rotating on the hinge 4, interact with the bottom using cutting elements 5 for a flat blade 3 or cutting elements 7 for a curved blade. As the angle of the blades 3 and 6 increases, an increase in the length of the blade 3 occurs, participating in cutting, or an increase in the number of cutting elements 7 interacting with the face and mounted on the blade 6. However, as the angle of the blade increases, constant angular velocity also occurs and an increase in the linear velocity of each point of the blade by increasing its radius of rotation. An increase in linear velocity leads to an increase in lift. Thus, some self-regulation of the slab cutting processes occurs, i.e. the force that presses the blade Z. to the face and influences the thickness of the cutting chips does not change dramatically, which can ensure good stability of the well expansion process.

У лопастей 6, имеющих криволинейную наружную поверхность, способность к саморегулированию процессов резани выражени выражена максимально . Лопасти, имеющие такую поверхность , разрь1хл ют забой режущими элементами на заданную глубину, и это глубина практически не. зависит от свойств пульпы и скорости вращени расширител . . .In blades 6, having a curvilinear outer surface, the ability to self-regulate the processes of expression is expressed to the maximum. The blades having such a surface, are rarefied by the bottom of the cutting elements to a predetermined depth, and this depth is practically not. depends on the properties of the pulp and the rotation speed of the expander. . .

При вращений расширител с лопаст ми . 3 и 6 происходит также очень важный процесс.перемешивани пульпы за счет возникновени потоков в вертикальной плоскости. Это преп тствуе выпадению осадка и заиливанию скважины .At rotations, the expander with blades. 3 and 6, a very important process is also taking place. The pulp is stirred by the occurrence of flows in a vertical plane. This prevents precipitation and silting of the well.

Фиг. /7////////////А Фиг. 2 /////////////У /- / FIG. / 7 ////////// // A FIG. 2 //////////// V / - /

i гi g

-1-one

II

- -|J v/////////////)(// щт -tlr-uj- . ul- - | J v ///////////) (// schm -tlr-uj-. Ul

Claims

WELL EXTENSION, including a housing with holes for flushing fluid and articulated organs with cutting elements, characterized in that, in order to increase efficiency and reliability by preventing the sludge from falling onto the bottom of the well, the working bodies are made in the form of blades mounted at an angle of attack to the oncoming fluid flow.

(/)

1072542 2