КАЛИБРАТОР
CALIBRATOR

Изобретение относится к буровой технике, а именно к устройствам, предназначенным для сохранения диаметра скважин в процессе всего времени работы забойного породоразрушающего инструмента.
Известен расширитель, содержащий полый корпус и установленные на нем посредством эксцентричных втулок цилиндрические шарошки (см. авт. св. №588334, кл. Е21В 10/30, 1975 г).
Недостатком этого расширителя является сложность конструкции и сравнительно быстрый износ фиксирующих втулок, что приводит к провороту шарошек совместно с втулками и нарушению схемы их установки. Это значительно снижает эффективность работы расширителя.
Наиболее близким к предложенному по технической сущности и достигаемому результату является калибратор, содержащий полый корпус с лопастями, наружная поверхность которых армирована породоразрушающими элементами, и выполненные между лопастями промывочные пазы (см. Каталог ВБМ-групп «Буровые долота, калибраторы, центраторы», 2008 г стр.49).
К недостаткам данного калибратора следует отнести малую эффективность в работе из-за несовершенства его очистной системы, ведущей к зашламованию скважины. Связано это с тем, что крупные частицы шлама постепенно накапливаются на торцах лопастей из-за недостаточной подъемной силы промывочной жидкости, особенно при использовании аэрированной промывочной жидкости, и могут привести к возникновению аварийных ситуаций.
В связи с изложенным техническим результатом изобретения является повышение эффективности работы калибратора за счет улучшения работы его очистной системы.
Для достижения указанного технического результата калибратор, содержащий полый корпус с лопастями, наружная поверхность которых армирована породоразрушающими элементами, и выполненные между лопастями промывочные пазы, согласно изобретению снабжен направляющими лопатками, закрепленными в промывочных пазах с возможностью поворота, причем наружная поверхность лопаток расположена относительно оси корпуса на меньшем радиусе по сравнению с радиусом наружной поверхности лопастей.
Достижению указанного технического результата способствует также и то, что:
- боковые стенки направляющих лопаток имеют каплевидную форму;
- на наружной поверхности направляющих лопастей выполнены продольные пазы, выходные части которых расположены под расходящимися углами одна к другой;
- промывочные пазы выполнены с вогнутыми боковыми стенками в виде части спирали Архимеда;
- лопатки выполнены с переменной толщиной в продольном направлении, увеличивающейся в сторону хвостовика.
Изобретение поясняется чертежами, на которых фиг.1 изображает общий вид калибратора в продольном разрезе; фиг.2 - сечение А-А на фиг.1; фиг.3 - вид лопатки во фронтальной плоскости в увеличенном масштабе; фиг.4 - вариант выполнения лопатки.
Калибратор содержит полый корпус 1 с лопастями 2, наружная поверхность которых армирована породоразрушающими элементами 3, и выполненные между лопастями 2 промывочные пазы 4. Пазы 4 оснащены направляющими лопатками 5, закрепленными с возможностью поворота, причем наружная поверхность лопаток 5 расположена относительно оси корпуса 1 на меньшем радиусе по сравнению с радиусом наружной поверхности лопастей 2, т.е. наружная поверхность лопаток 5 не контактирует со стенками скважины. Это обеспечивает свободный проворот лопаток 5 относительно стенок паза 4. Лопатки 5 в направлении движения промывочной жидкости имеют каплевидную форму с закругленной вершиной 6, направленной в сторону забоя скважины, и выполнены с поворотным выступом 8 на нижнем торце, размещенном в радиальном канале 9 корпуса 1 и опирающемся на шар 7. Поворотный выступ зафиксирован от выпадения стопорным узлом 14 любой известной конструкции, например шарикоподшипником, стержнем и т.д., обеспечивающим проворот лопатки 5 относительно стенок паза 4. На наружной поверхности направляющих лопаток 5 выполнены продольные пазы 10, выходные части 11 и 12 которых расположены под расходящимися углами одна к другой, т.е. они направлены относительно продольной оси лопатки 5 в разные стороны. Промывочные пазы 4 предпочтительно выполнять с вогнутыми боковыми стенками 13 в виде части спирали Архимеда, а лопатки 5 выполнять с переменной толщиной в продольном направлении, увеличивающейся (см. фиг.4) или уменьшающейся (см. фиг.2) в сторону движения очистного агента в зависимости от физико-механических свойств разбуриваемых пород.
В процессе бурения породоразрушающие элементы 3 лопастей 2 калибратора обрабатывают стенки скважины, препятствуя уменьшению ее диаметра и способствуя улучшению работы долота и забойного двигателя. При этом разрушенная порода выносится через пазы 4 на поверхность. Учитывая, что калибраторы, как правило, устанавливаются непосредственно над долотом или забойным двигателем, шлам, проходящий через пазы 4, оседает над верхними торцами лопастей 2 и часто образует сальники. Последние значительно увеличивают крутящий момент, зачастую приводящий к остановке забойного двигателя вплоть до прихвата бурильной колонны. В предложенном калибраторе благодаря оснащению его поворотными лопатками 5, размещенными в промывочных пазах 4, обеспечивается ускорение потока промывочной жидкости и как следствие этого - улучшение очистки забоя скважины от шлама и эффективное удаление его на поверхность. Этому способствует также и возможность поворота лопаток 5. В случае зашламования зазоров между стенками 13 паза 4 и боковыми поверхностями лопаток 5 меняется и проходное сечение, а следовательно и сопротивление прохождению промывочной жидкости, что автоматически приводит к развороту лопаток 5 и изменению проходного сечения между боковыми стенками 13 пазов и боковыми стенками лопаток 5. В определенной степени на это влияет и наличие на наружной поверхности направляющих лопаток 5 продольных пазов 10, выходные части 11 и 12 которых направлены в сторону стенок 13 паза 4, причем в зависимости от угла поворота лопатки 5 меняется угол встречи потока жидкости со стенками паза 4, а следовательно и реактивная сила, стремящаяся вернуть лопатку 5 в исходное положение. Этому способствует также и выполнение лопаток 5 с переменной толщиной в продольном направлении, увеличивающейся или уменьшающейся в сторону устья скважины Выполнение промывочных пазов 4 с вогнутыми боковыми стенками 13 в виде части спирали Архимеда обеспечивает минимальное сопротивление прохождению и транспортировке разрушенного шлама.
Применение данного калибратора позволяет повысить эффективность его работы за счет более качественной очистки забоя от шлама, исключения его повторного измельчения и предотвращения образования сальников над верхним торцом лопастей.