РАСШИРИТЕЛЬ УПЛОТНЯЮЩИЙ ОДНОСТУПЕНЧАТЫЙ

Полезная модель относится к горной и строительной промышленности, в частности для бестраншейной прокладки трубопроводов в слабоустойчивых и склонных вспучиванию грунтах, и может быть использована в расширителях уплотняющих одноступенчатых при проходке горизонтальных скважин методом обратного расширения с протягиванием продукта (оголовок с чехлом, трубой и т.д.).
Известен расширитель уплотняющий одноступенчатый для протягивания продукта, содержащий центральный полый вал с передним и задним элементами крепления и размещенные на центральном вале переднюю и заднюю конусные части, с промывочными соплами, связанные между собой цилиндрической частью, и породоразрушающие резцы (Забуриться вдаль/УСТТ: Строительная техника и технология, 2004. - №2 с.76).
Недостатком данного технического решения является наличие значительной площади контакта цилиндрической части расширителя со стенками скважины, что приводит к увеличению площади трения и, как следствие, приводит к значительным потребным усилиям протаскивания продукта. При этом отсутствие на цилиндрической части расширителя каких-либо щелей для пропуска части бурового шлама за расширитель приводит, на грунтах склонных к вспучиванию, к выталкиванию большей части измельченного шлама из скважины(перед протяжкой продукта) и ухудшению смазывания поверхности продукта по всей его длине, что также способствует увеличению потребного усилия протаскивания.
Наиболее близким является расширитель уплотняющий одноступенчатый для протягивания продукта, содержащий центральный полый вал с передним и задним элементами крепления и размещенные на центральном полом вале переднюю и заднюю конусные части с промывочными соплами, связанные между собой цилиндрической частью, и размещенные по длине передней конусной и цилиндрической частей непрерывные накладки, радиально расходящиеся от переднего элемента крепления центрального полого вала с образованием шламоотводящих впадин между соседними накладками, и породоразрушающие резцы (Журнал РОБТ, 2009, №9 с.46).
Данный расширитель ввиду наличия непрерывных накладок и шламоотводящих впадин между ними обладает меньшими потребными усилиями протаскивания продукта, главным образом, в прочных и среднепрочных грунтах, способных отчасти эпизодически удерживать расширитель на накладках от продавливания стенок скважины.
Недостатком данного расширителя, при использовании последнего на слабых грунтах склонных к вспучиванию, является значительное увеличение поверхности трения цилиндрической части расширителя и потребного усилия протаскивания продукта вследствие того, что накладки выполнены продольными, имеют узкую ширину и не имеют постоянного линейного контакта со стенками скважины в продольном сечении расширителя и, соответственно, образуют широкие шламоотводящие впадины, имеющие большие поверхности контакта со стенками скважины. При этом, на данных грунтах узкие прямолинейные продольные накладки расширителя будут продавливать и практически срезать смазанные и уплотненные стенки скважины при вращательном движении расширителя. Помимо этого, большинство расширителей данного типа на задней конической части имеют промывочные сопла, размещенные перпендикулярно данной поверхности, что упрощает их изготовление, но ориентирует их под определенными углами в горизонтальной скважине в направлении уже уплотненных стенок и в процессе протягивания продукта в слабых неустойчивых грунтах может приводить к гидроразмыву, только-что перед этим уплотненных стенок скважины и даже их обрушению.
Полезная модель направлена на снижение энергоемкости применения расширителя уплотняющего одноступенчатого на слабых неустойчивых грунтах, склонных к вспучиванию, за счет снижения потребного усилия протягивания продукта(оголовок с чехлом, трубой, и т.д.).
Технический результат достигается тем, что в расширителе уплотняющем одноступенчатом для протягивания продукта, содержащем центральный полый вал с передним и задним элементами крепления и размещенные на центральном полом вале переднюю и заднюю конусные части, с промывочными соплами, связанные между собой цилиндрической частью, и размещенные по длине передней конусной и цилиндрической частей непрерывные накладки, радиально расходящиеся от переднего элемента крепления центрального полого вала с образованием шламоотводящих впадин между соседними накладками, и породоразрушающие резцы, непрерывные накладки выполнены в виде винтообразных в сторону вращения полос, с шириной обеспечивающей постоянный линейный контакт накладок со стенками скважины в любом продольном сечении цилиндрической части расширителя, а промывочные сопла на задней конической части ориентированы параллельно продольной оси центрального полого вала. При этом, промывочные сопла на задней конической части расширителя равноудалены от продольной оси центрального полого вала расширителя и размещены на диаметре, который меньше наружного диаметра центральной части расширителя, но превышает наружный диаметр протягиваемого продукта. Кроме этого, непрерывные накладки расширителя могут выполняться из отдельных элементов.
На фиг.1 изображен общий вид расширителя; на фиг.2 - вид А на фиг.1; на фиг.3 - вид Б на фиг.1; на фиг,4 - разрез по В-В на фиг.1; на фиг.5 - разрез по Г-Г на фиг.1.
Расширитель уплотняющий одноступенчатый для протягивания продукта, содержит центральный полый вал 1 с передним 2 и задним 3 элементами крепления и размещенные на центральном полом вале 1 переднюю 4 и заднюю 5 конусные части, с промывочными соплами 6, связанные между собой цилиндрической частью 7, и размещенные по длине передней конусной 4 и цилиндрической 7 частей непрерывные накладки 8, радиально расходящиеся от переднего элемента крепления 2 центрального полог вала 1 с образованием шламоотводящих впадин 9 между соседними накладками 8, и породоразрушающие резцы 10 (фиг.1, 2, 3). Непрерывные накладки 8 выполнены в виде винтообразных полос с шириной обеспечивающей постоянный линейный контакт накладок 8 со стенками скважины в любом продольном сечении цилиндрической части 7 расширителя (фиг.4), а промывочные сопла 6 на задней конической части 5 ориентированы вдоль продольной оси центрального полого вала 1 (фиг.5). При этом непрерывные накладки 8 при сборке расширителя могут выполняться из отдельных элементов, например при помощи сварки, резьбовых соединений и т.п.. Промывочные сопла 6 на задней конической части 5 расширителя равноудалены от продольной оси центрального полого вала 1 расширителя и размещены на диаметре, который меньше наружного диаметра центральной части 7 расширителя, но превышает наружный диаметр протягиваемого продукта Дn (на чертеже обозначена проекция наружного диаметра продукта на заднюю коническую поверхность 5 расширителя, в большинстве случаев Дn измеряют по оголовку).
Работает данное техническое решение следующим образом. После прохождения пилотной скважины и предварительного расширения, на заключительном этапе передний элемент крепления 2 центрального полого вала 1 расширителя присоединяется к наружному концу колонны бурильных труб(не показана), находящихся в скважине. К заднему элементу крепления 3 расширителя через специальное отдельное устройство-вертлюг(не показан),либо к этому же элементу крепления 3, которое может уже принадлежать вертлюгу устроенному в заднюю коническую часть 5 расширителя, присоединяется продукт(оголовок с протягиваемым чехлом, трубой и пр.)(не показаны). После этого расширителю передаются рабочие нагрузки (крутящий момент и усилие протягивания) и после заглубления в скважину по бурильным трубам через центральный полый вал 1 к соплам 6 расширителя подается буровой раствор для предварительного разрушения грунта, выноса бурового шлама, смазывания и закрепления стенок скважины. Срезаемый и измельчаемый породоразрушаемыми резцами 10 грунт вместе с уже находящимся в скважине буровым шламом, от предшествующих проходов режущих расширителей, взаимодействует с винтообразными в сторону вращения непрерывными накладками 8 расширителя находящегося во вращательном движении и по шламоотводящим впадинам 9 интенсивно перемещается к цилиндрической части 7, где большая часть измельченного грунта-бурового шлама уплотняется, а часть продавливается за расширитель к протягиваемому продукту и выполняет роль своеобразной подушки интенсивно смачиваемой буровым раствором из промывочных сопел 6, расположенных на задней конической части 5 расширителя, на диаметре, который меньше наружного диаметра цилиндрической части 7 расширителя, но превышает наружный диаметр(Дn) протягиваемого продукта. При этом размещенные на задней конической части 5 и ориентированные параллельно продольной оси центрального полого вала 1 промывочные сопла 6 не размывают стенок горизонтальной скважины. Винтообразное, в сторону вращения, размещение непрерывных накладок 8 с образованием на цилиндрической части 7 расширителя постоянного линейного контакта опорных поверхностей накладок 8 в любом продольном сечении цилиндрической части 7 расширителя (с уменьшенной площадью трения за счет шламоотводящих впадин 9) со стенками скважины способствует стабилизации расширителя вокруг оси вращения и обеспечивает более плавное «ввинчивание» расширителя в скважину, предотвращает разрушение (срезание смазки) уплотняемых стенок скважины и, как следствие, снижает потребное усилие и энергоемкость протягивания продукта на слабых неустойчивых грунтах, склонных к вспучиванию.