SU526699A1

SU526699A1 - Hydraulic expander

Info

Publication number: SU526699A1
Application number: SU1939861A
Authority: SU
Inventors: Николай Михайлович Охрименко; Василий Михайлович Славский; Анатолий Петрович Окулов; Борис Михайлович Курочкин; Василий Васильевич Чубаров; Нина Владимировна Чумаченко; Виктор Васильевич Ястребов; Георгий Владимирович Владимиров; Андрей Федорович Калугин
Original assignee: Всесоюзный Ордена Трудового Красного Знамени Научно-Исследовательский Институт Буровой Техники
Priority date: 1973-07-02
Filing date: 1973-07-02
Publication date: 1976-08-30

Description

1one

Изобретение относитс к гидравлическим расширител м, предназначенным дл расширени ствола или фрезеровани обсадных труб при креплении, ликвидации поглош,ений промывочной жидкости и других работах в скважине .The invention relates to hydraulic expanders for expanding the barrel or milling the casing during attachment, elimination, absorption, flushing fluid and other work in the well.

Известен гидравлический расширитель, включаюший корпус с ниппелем в верхней части , шпиндель, шток с дросселем, стопорное устройство и породоразрушающие органы. A hydraulic expander is known, including a housing with a nipple in the upper part, a spindle, a rod with a throttle, a locking device and rock-breaking bodies.

Недостатком расширител вл етс ненадежность работы его механизма, удерживаюш ,его породоразрушаюш,ие органы (лапы с шарошками) в транспортном положении, одним из элементов которого вл етс пружина , преп тствуюша преждевременному раскрытию лап при спуске инструмента в скважину . В случае заклинки шпиндел в корпусе или заполнени шламом пространства под шпинделем расширитель не может быть возврашен в исходное транспортное положение, так как усили пружины мехапизма возврата лап в этом случае становитс недостаточно.The disadvantage of the expander is the unreliability of the operation of its mechanism, retaining, its breeding, and organs (legs with cones) in the transport position, one of the elements of which is a spring, preventing premature opening of the paws when the tool is lowered into the well. In the case of a spindle jamming in the housing or filling the space under the spindle with sludge, the expander cannot be returned to its original transport position, since the force of the spring of the paws returning mechanism becomes insufficient in this case.

Предлагаемое устройство отличаетс от известных тем, что ниппель расширител спабжен втулкой, взаимодействуюшей через стопорное устройство со шпинделем, причем стопорное устройство выполнено в виде секторного вкладыша, закрепленного на шпинделе сThe proposed device differs from the known ones in that the reamer nipple is filled with a sleeve cooperating through the locking device with the spindle, the locking device being made in the form of a sector liner fixed on the spindle with

помошью разрезных пружинных колец, нижн часть которого установлена в круговом пазу шпиндел , а верхн - в круговой проточке втулки.by means of split spring rings, the lower part of which is installed in the circular slot of the spindle, and the upper part - in the circular bore of the sleeve.

Эти отличи способствуют повышению надежности перевода расширител из транспортного положени в рабочее.These differences contribute to improving the reliability of the transfer of the extender from the transport position to the working position.

На фиг. 1 изображен описываемый гидравлический расширитель в транспортном положении , продольный разрез; на фиг. 2 - то же, при расширении ствола скважины; на фиг. 3- секторный вкладыш стопорного устройства, продольный разрез; на фиг. 4 - разрез по А-А на фиг. 3; на фиг. 5 - замковое соединение втулки расширител с его ниппелем, продольный разрез; на фиг. 6 - разрез по Б-Б на фиг. 5; на фиг. 7 - разрез по В-В на фиг. I; на фиг. 8 - разрез но Г-Г на фиг. 7; на фиг. 9 - вид по стрелке Д на фиг. 8.FIG. 1 shows the described hydraulic expander in the transport position, a longitudinal section; in fig. 2 - the same, with the expansion of the wellbore; in fig. 3-sector liner locking device, longitudinal section; in fig. 4 shows a section along A-A in FIG. 3; in fig. 5 - locking connection of the expander hub with its nipple, longitudinal section; in fig. 6 is a section along BB in FIG. five; in fig. 7 is a section along BB in FIG. I; in fig. 8 is a section but YYD in FIG. 7; in fig. 9 is a view along arrow D in FIG. eight.

Гидравлический расширитель состоит из корпуса 1, в нижней части которого в центральном проходном канале размещен отражатель 2 струи промывочной жидкости, а над ним в продольных боковых прорез х корпуса на ос х 3 закреплены лапы 4 с породоразрушающими элементами 5, которые могут быть выполнены в виде шарошек, лезвий пли лопастей . Внутри корпуса 1 размещен полыйThe hydraulic expander consists of a housing 1, in the lower part of which a deflector 2 jets of washing fluid are placed in the central passage channel, and above it, in the longitudinal side slots of the housing, on the axes 3 are fixed legs 4 with rock-breaking elements 5, which can be made in the form of cones blades or blades. Inside the case 1 is placed a hollow

шпиндель 6 с поршнем 7 на наружной поверхности и с полым штоком 8, прикрепленным к его нижней части. На наружной поверхности штока 8 выполнены кулачки 9, взаимодействуюш ,ие с лапами 4 при переводе их из транспортного положени в рабочее и обратно. Внутри штока 8 установлен дроссель 10, выполненный в виде сменной насадки, необходимой дл создани па поршне 7 перепада давлени при прокачивапии промывочной жидкости через расширитель.spindle 6 with a piston 7 on the outer surface and with a hollow rod 8 attached to its bottom. Cams 9 are made on the outer surface of the rod 8, interacting with the legs 4 when transferring them from the transport position to the working position and back. Inside the stem 8, a throttle 10 is installed, made in the form of a replaceable nozzle necessary to create a differential pressure across the piston 7 when pumping flushing fluid through the expander.

К верхней части корпуса 1 при помош,и резьбы присоединен ниппель 11, между которым и шпинделем размеш,ены шпонки 12, передаюш ,ие крут ш,ий момент от шпиндел 6 к корпусу , допуска перемеш,ение последнего в осевом паправлении. Ниппель 11 снабжен резьбовой втулкой 13, между которой и шпинделем 6 размеш,ен секторный вкладыш 14 стопорного устройства, преп тствуюш,его осевому перемеш,ению корпуса 1 относительно шпиндел 6 при транспортировке расширител в скважину.A nipple 11 is attached to the upper part of the housing 1 with the help of the threads and between the spindle, the keys 12, the steeper, the moment from the spindle 6 to the body, the tolerance of the latter, in the axial direction. The nipple 11 is provided with a threaded bushing 13, between which and the spindle 6 is placed, the sector insert 14 of the locking device is entailed, preventing its axial mixing to the body 1 relative to the spindle 6 when transporting the expander to the well.

Стопорное устройство состоит из одного {или двух) разрывного секторного вкладыша 14, который закреплен на шпинделе 6 с помош ,ыо разрезных пружинных колец 15 и 16, при этом пилш часть вкладыша установлена в круговом пазу 17 шпиндел , а верхн - в круговой проточке 18 втулки 13.The locking device consists of one {or two) rupture sector liner 14, which is mounted on the spindle 6 with the aid of a split spring rings 15 and 16, while the pilsh part of the liner is installed in the circular groove 17 of the spindle, and the top - in the circular groove 18 of the sleeve 13.

Дл предотвраш,ени отворота резьбовой втулки 13 при транспортировке расширител в скважине она снабжена замком, выполненным в виде кольца 19 с торцовыми выступами , вход щими в ответные пазы на нижней торцовой поверхности втулки 13 и выступами на внутренней поверхности, вход ш,ими в ответные пазы па наружной поверхности ниппел 11. Кольцо 19 и резьбовую втулку 13 соедин ют между собой при сборке расширител с помош,ью пружинного кольца 20, располагаемого в канавке, выполненной на наружной поверхности торцовых выступов соедин емых деталей .In order to prevent the lapel of the threaded sleeve 13 from being transported in the borehole, the extender is provided with a lock made in the form of a ring 19 with end lugs entering the response grooves on the bottom end surface of the sleeve 13 and protrusions on the inner surface The outer surface of the nipple 11. The ring 19 and the threaded sleeve 13 are interconnected during assembly of the extender by means of a spring ring 20 disposed in a groove formed on the outer surface of the end protrusions of the parts to be connected.

Оси 3 лап 4 закреплены в корпусе 1 расширител при помош,и упорных винтов 21 и пружинных шайб 22 и 23. При сборке расширител оси 3 перемеш,ают в крайнее положение в отверсти х корпуса 1 при помош,и монтажного болта (на чертеже не показан) за счет прогиба пружинных шайб 22 и окончательно фиксируют упорными винтами 21, имеющими дл контровки соединени на своей головке лыски Е и пружинные шайбы 23.The paws 3 axes 4 are fixed in the casing 1 of the expander with the help, and the stop screws 21 and spring washers 22 and 23. When assembling the expander of the axis 3, move to the extreme position in the holes of the housing 1 with the help, and the mounting bolt (not shown a) due to the deflection of the spring washers 22 and finally fixed by stop screws 21, which have the flats E and spring washers 23 on their head to lock the connection on their head.

Расширение ствола скважины предлагаемым устройством осуществл ют следующим образом .The expansion of the borehole with the proposed device is carried out as follows.

Перед спуском в скважипу в расширителе устапавливают секторный вкладыш 14 стопорного устройства и затем при помощи резьбовой втулки 13 производ т предварительное нат жение вкладыша в положение, преп тствующее взаимному перемещепию корпуса 1 относительно шпиндел 6. При вращении втулки 13 относительно ниппел 11 расширитель привод т в трапспортное положение, при этом лапы 4 с породоразрушающими элементами 5 принудительно заход т за габариты корпуса 1 расширител и удерживаютс в его боковых прорез х. Дл исключени преждевременного раскрыти расщирител тарированное среднее сечение его секторного вкладыща 14 подбирают таким образом, чтобы осевое усилие, создаваемое вытесн емой жидкостью трением о стенки скважины и другими силами, преп тствующими спуску инструмента , было меньше усили , необходимого дл разрыва секторного вкладыша.Before descending into the well, the sector insert 14 of the locking device is installed in the expander, and then using the threaded sleeve 13, the insert is pre-tensioned to a position that prevents the housing 1 from moving relative to the spindle 6. When the sleeve 13 rotates relative to the nipple 11, the expander leads to the position, while the paws 4 with the rock-breaking elements 5 are forced to go beyond the dimensions of the body 1 of the expander and are held in its side slots. In order to avoid premature opening of the expander, the calibrated average section of its sector insert 14 is selected so that the axial force created by the displaced fluid rubbing against the borehole walls and other forces preventing the tool from being released is less than the force required to break the sector liner.

При спуске расширител в скважину кWhen lowering the expander into the well to

нижнему концу его корпуса 1 при помощи резьбы присоедин ют центратор, а к верхнему концу шпиндел 6 при помощи резьбы - бурильные трубы. При достижении расширителем места начала расширени ствола скважины включают буровые насосы, а инструмент привод т во вращение. Промывочна жидкость, пропика во внутреннюю полость шпиндел 6 и соединенного с ним штока 8 за счет местного сопротивлени в насадке дроссел 10, создает перепад давлени внутри расширител , которое через отверсти 24 в шпинделе передаетс на корпус 1. Этот перепад давлени воздействует на кольцевую площадку корпуса, расположенную над поршнем 7,A centralizer is threaded to the lower end of its body 1, and drill pipes are threaded to the upper end of spindle 6 by means of a thread. When the reamer reaches the point where the expansion begins, the borehole pumps turn on the mud pumps and the tool is rotated. The flushing fluid, the propica into the internal cavity of the spindle 6 and the stem 8 connected to it, due to local resistance in the nozzle of the throttles 10, creates a pressure differential inside the expander, which through the holes 24 in the spindle is transferred to the housing 1. This pressure differential acts on the annular housing pad located above the piston 7,

создава усилие, поднимающее корпус вверх и способствующее разрыву секторного вкладыша 14 стопорного устройства. После разрыва последнего перемещение корпуса 1 вверх вызывает выдвижение кулачками 9 штока 8,creating a force that lifts the body upwards and promotes the rupture of the sector insert 14 of the locking device. After the rupture of the latter, moving the body 1 upwards causes the cams 9 of the rod 8 to extend,

соединенных с корпусом лап 4 за габариты расширител . Лапы, раздвигаютс и их породоразрушающие элементы 5 (шарошки, лопасти , лезви ) постепенно врезаютс в стенки скважины или в стенку трубы в случае ее прорезани и торцевани расширителем. При предельном раскрытии лап 4 расширител и его вращении он разбуривает цилиндрическую скважину, диаметр которой больше ее первоначального ствола, а истекающа из насадкиconnected to the body paws 4 for the dimensions of the expander. The paws are moved apart, and their rock-breaking elements 5 (cutters, blades, blades) gradually cut into the walls of the well or into the wall of the pipe in the event of its cutting and facing with the expander. With the limiting opening of the paws 4 of the expander and its rotation, it drills a cylindrical well, the diameter of which is greater than its original bore, and flowing out of the nozzle

дроссел 10 промывочна жидкость, отража сь от отрал ател 2, выносит разбуренную породу па поверхность скважины.Drossel 10 flushing fluid, reflecting from the wetting 2, takes out the drilled rock on the surface of the well.

По окончании расширени ствола скважины выключают буровые насосы и приподымают расширитель над забоем, при этом его лапы 4 под действием собственного веса и веса корпуса 1 возвращаютс в транспортное положение , после чего расширитель свободно извлекают из скважины.At the end of the borehole expansion, the drilling pumps are turned off and the expander is raised over the bottom, while its paws 4 return to the transport position under the action of its own weight and the weight of the body 1, after which the expander is freely removed from the well.

Claims

1. A hydraulic expander, including a housing with a nipple in the upper part, a spindle, a rod with a choke, a locking device and rock-breaking bodies, characterized in that, in order to increase the reliability of the transfer of the extender from the transport position to the working position, the pippel is equipped with a sleeve interacting through the locking

device with spindle.

2. The hydraulic expander according to claim 1, characterized in that the locking device is made in the form of a sector liner mounted on the spindle using split spring rings, the lower part of which is installed in the circular groove of the spindle, and the top in the circular groove of the sleeve.

phhst

k: li //

I

.M

Fig, 9 Vus. eight