РАСШИРИТЕЛЬ СКВАЖИНЫ

Предложение относится к буровой технике нефтегазодобывающей промышленности, в частности, к устройствам для увеличения диаметра скважины в заданном интервале.
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.
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 в наклонных 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, образованный наружной стенкой штока и внутренней стенкой корпуса.
Недостатками данных конструкций является наличие технологических зазоров в процессе расширения скважины между лапами и механизмом выдвижения лап в рабочее положение, приводящее к вибрациям и разрушению зубков, которые выполнены из твердого и хрупкого материала, и преждевременному выходу из строя соединения лап с механизмом выдвижения лап.
Технической задачей предлагаемого устройства является увеличение срока службы за счет исключения вибраций, вызванных технологическими зазорами соединения лапы с корпусом, при расширении скважины.
Техническая задача решается расширителем скважины, содержащим корпус с наклонными пазами и размещенным в нем штоком, взаимодействующий со штоком поршень, который выполнен кольцевым и размещен в камере, образованный наружной стенкой штока и внутренней стенкой корпуса, закрепленные в наклонных пазах корпуса лапы с опорами, которые соединены посредством тяг с поршнем, и зубки, зафиксированные на наружной поверхности лап.
Новым является то, что взаимодействующая с лапой опора выполнена в виде подпружиненного в сторону тяги клина, вставленного в среднюю часть лапы с возможностью ограниченного перемещения внутрь лапы, причем наружная плоскость взаимодействия лапы и клина выполнена параллельной оси корпуса.
На Фиг.1 изображен расширитель скважины с продольным разрезом в рабочем положении (во время расширения скважины).
На Фиг.2 изображена лапа с опорой с частичным продольным разрезом.
На Фиг.3 изображен разрез А-А лапы с опорой при взаимодействии с корпусом в рабочем положении.
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, образованный наружной стенкой штока 3 и внутренней стенкой корпуса 1. В наклонных пазах 2 корпуса 1 закреплены лапы 6 (см. Фиг.2 и 3) с опорами 7, которые соединены посредством тяг 8 (см. Фиг.1) с поршнем 4, и зубки 9 (см. Фиг.2), зафиксированные на наружной поверхности лап 6. Взаимодействующая с лапой 6 опора 7 выполнена в виде поджатого пружиной 10 в сторону тяги 8 (см. Фиг.1) клина 7 (см. Фиг.2), вставленного в среднюю часть лапы 6 (см. Фиг.2 и 3) с возможностью ограниченного штифтом 11 (см. Фиг.2) перемещения внутрь лапы 6, сжимая пружину 10. Наружная плоскость 12 (см. Фиг.2 и 3) взаимодействия лапы 6 и клина 7 выполнена параллельной оси корпуса 1 (см. Фиг.1). Штифт 11 (см. Фиг.2) лапы 6 установлен в продольную выборку 13 клина 7.
Устройство работает следующим образом.
Корпус 1 (см. Фиг.1) при помощи верхней 14 и нижней 15 резьб соединяется соответственно с верхним 16 и нижним 17 переводниками скважинного оборудования (на Фиг. не показано). Шток 3 поджимают вниз пружиной 18 относительно верхнего переводника 16, нижний переводник 17 снабжен сужающимся центральным каналом 19. 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 19 в камере 5 снизу поршня 4 создается повышенное давление, которое перемещает вверх поршень 4, а вместе с ним шток 3, сжимая пружину 18, тяги 8 и клинья 7 (см. Фиг.2) с лапами 6. Клинья 7 и лапы 6, перемещаясь по наклонным пазам 2 (см. Фиг.1), расходятся от центра корпуса 1 до соприкосновения лап 7 (см. Фиг.2) со стенками скважины. Затем клинья 7, преодолевая усилия пружин 10, продолжают перемещаться внутрь лап 6, полностью выбирая технологические зазоры 20 (см. Фиг.3) соединения (например, типа «ласточкин хвост») лап 6 с наклонными пазами 2 (см. Фиг.1). Штифты 11 (см. Фиг.2) лап 6 также перемещаются вдоль продольных выборок 13 клиньев 7. При этом зубки 9, зафиксированные на наружной поверхности лап 6, взаимодействуя со стенками скважины, производят ее расширение. Благодаря тому, что наружная плоскость 12 (см. Фиг.2 и 3) взаимодействия лапы 6 и клина 7 выполнена параллельной оси корпуса 1 (см. Фиг.1) наружная поверхность лап 6 (см. Фиг.2) с зубками 9 плотно и равномерно прилегает к стенкам скважины по всей длине, обеспечивая оптимальный режим расширения.
По завершении работы продольную подачу и вращение скважинного оборудования и подачу жидкости через него прекращают. Так как угол наклонных пазов 2 (см. Фиг.1) и клина 7 (см. Фиг.2) больше угла самозаклинивания, то под действием пружины 18 (см. Фиг.1) шток 3 с поршнем 4, тягами 8, клиньями 7 (см. Фиг.2) и лапами 6 перемещаются вниз (см. Фиг.1). Причем предварительно клинья 7 (см. Фиг.2) выходят под действием пружин 10 из лап 6. В результате расширитель скважины возвращается в исходное (транспортное) состояние и извлекается из скважины.
Использование предполагаемого расширителя скважины позволяет увеличить срок службы устройства в 2÷2,5 раза за счет исключения вибраций, вызванных технологическими зазорами соединения лапы с корпусом, при расширении скважины.