Долото раздвижное
COLLAPSIBLE BIT

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к буровому породоразрушающему инструменту.
Известно раздвижное долото для бурения скважин (а.с. №97439, МПК Е21В 10/08, опубл. 01.01.1954 г.), снабженное двумя шарнирно подвешенными лапами с шарошками. В целях обеспечения возможности долоту складываться одна из шарошек его укорочена и имеет в опоре полость куда входит вершина другой сплошной шарошки. Для раздвигания лап применен клин, расположенный над ними и перемещаемый в корпусе долота вверх с помощью шарнирно закрепленного кулачка, поворачивающегося при входе в башмак колонны.
Известно буровое долото-расширитель (патент №11825, МПК Е21В 10/12, опубл. 16.11.1999 г., бюл. №32), содержащее корпус с центральными и периферийными каналами и радиальными пазами, вмещающими образующие двуплечие коромысла, шарнирно соединенные съемными осями с корпусом подвижные лапы с шарошками на цапфах, и переводник. Долото снабжено цилиндрической пружиной и полым толкателем с гнездом под шаровой клапан на верхнем торце и выемками на нижней части боковой наружной поверхности, взаимодействующим с выполненными на нерабочих плечах лап выступами, причем пружина и толкатель размещены соосно в центральном канале таким образом, что толкатель верхним участком опирается на пружину и выступает над торцом корпуса, а периферийные каналы выполнены в переводнике ниже торца толкателя.
Недостатками этих раздвижных долот являются:
- низкий ресурс работы, обусловленный применением шарошек в качестве породоразрушающих элементов, вращающихся на осях, в которых быстроизнашивающимся элементом являются оси, подшипники;
- возможность шламования поршня, из-за этого невозможность возврата поршня с клином в транспортное положение после отключения насоса, как следствие создание аварийной ситуации из-за невозможности извлечения долота и бурильных труб;
- при одновременном бурении и расширении возможна прерывистая подача промывочной жидкости, как следствие, не гарантировано раздвижение расширителя в рабочее положение, что приведет к аварийной ситуации из-за того, что нерасширенные профильные трубы не обеспечивают проход в скважине и их невозможно извлечь.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является долото с раздвигающимися лопастями (патент РФ №138113, МПК Е21В 10/32, опубл. 27.02.2014 г., бюл. №6), содержащее корпус с внутренним отверстием, выполняющим роль центрального промывочного канала, и пазами, в которых установлены лопасти с породоразрушающими элементами. Долото дополнительно снабжено заглушкой - гайкой или армированным наконечником с гидромониторным отверстием и имеет не менее двух раздвигающихся лопастей с прорезями под оси, причем оси выполнены или в виде потайных болтов или в виде болтов, с конусной проточкой и крепятся в пазах корпуса. В свою очередь корпус выполнен с двумя противоположными резьбовыми частями и не менее чем двумя горизонтальными промывочными отверстиями, и в его внутреннем отверстии последовательно установлены возвратная пружина и плунжер с вертикальными пазами переменной глубины, нижняя часть которого имеет меньший диаметр и вставляется в пружину, кроме того, корпус и армированный наконечник с гидромониторным отверстием снабжены породоразрушающими элементами.
Недостатками этого устройства являются:
- низкая работоспособность устройства при бурении сплошным забоем, так как на торце армированного наконечника отсутствуют породоразрушающие элементы, кроме того в отверстие армированного наконечника не подается промывочная жидкость для очистки и охлаждения породоразрушающих элементов;
- ствол скважины по длине и диаметру получается не оптимальной формы, так как две раздвижные лопасти не обеспечивают надежное центрирование устройства в стволе скважины, кроме того коническая рабочая часть лопастей приводит к высокому крутящему моменту, подклинкам и вибрациям при работе;
- возможность шламования поршня, из-за этого невозможность возврата поршня с клином в транспортное положение после отключения насоса, как следствие создание аварийной ситуации из-за невозможности извлечения долота и бурильных труб.
Техническими задачами предлагаемого изобретения являются создание надежной, долговечной конструкции раздвижного долота для бурения скважин увеличенного размера сплошным забоем необходимого калиброванного диаметра ствола скважины и стабильного по длине, а также исключение аварийной ситуации при извлечении долота.
Технические задачи решаются долотом раздвижным, содержащим корпус с резьбой, центральным каналом и пазами, в которых установлены подвижные лопасти с породоразрушающими элементами, плунжер, взаимодействующий с лопастями и выводящий их в рабочее положение, наконечник с гидромониторным отверстием.
Новым является то, что плунжер в верхней части снабжен резьбой для соединения с колонной бурильных труб и выполнен многогранным соответственно многогранному отверстию корпуса, снабженного обоймами, ограничивающими перемещение подвижных лопастей наружу за счет хвостовиков, выполненных на верхнем и нижнем торцах лопастей, перемещающихся в ответных канавках пазов корпуса, при этом в верхней части долото снабжено втулкой, ограничивающей ход плунжера и образующей с плунжером гидрокамеру, сообщаемую радиальным отверстием плунжера с центральным каналом, также наконечник снабжен лопастями и гидромониторными отверстиями между лопастями, количеством не менее количества лопастей, рабочие части подвижных лопастей и лопастей наконечника выполнены с изгибом наружной поверхности, при этом долото снабжено по меньшей мере тремя подвижными лопастями.
На фиг. 1 показано долото раздвижное в рабочем положении с осевым продольным разрезом.
На фиг. 2 показано долото раздвижное в транспортном положении с осевым продольным разрезом.
На фиг. 3 показан разрез А-А долота раздвижного.
Долото раздвижное (фиг. 1, 2, 3) содержит корпус 1 с резьбой 2, центральным каналом 3 и пазами 4, в которых установлены подвижные лопасти 5 с породоразрушающими элементами 6, плунжер 7, взаимодействующий с лопастями 5 и выводящий их в рабочее положение, наконечник 8 с гидромониторным отверстием 9.
Плунжер 7 в верхней части, снабжен резьбой 10 для соединения с колонной бурильных труб (на фиг. 1, 2 не показаны). Плунжер 7 выполнен многогранным 11 соответственно многогранному отверстию 12 корпуса 1. Корпус 1 снабжен обоймами 13, ограничивающими перемещение подвижных лопастей 5 наружу за счет хвостовиков 14, выполненных на торцах подвижных лопастей 5. Хвостовики 14 перемещаются в ответных канавках 15 пазов 4 корпуса 1. В верхней части долото снабжено втулкой 16, ограничивающей ход плунжера 7 и образующей с плунжером 7 гидрокамеру 17, сообщаемую радиальным отверстием 18 плунжера 7 с центральным каналом 3. Наконечник 8 снабжен лопастями 19 и гидромониторными отверстиями 9 между лопастями 19 количеством не менее количества лопастей, рабочие части 20 и 21 подвижных лопастей 5 и лопастей 18 наконечника 8 выполнены с изгибом наружной поверхности. При этом долото снабжено по меньшей мере тремя подвижными лопастями 5.
Долото раздвижное работает следующим образом.
Долото раздвижное спускают для бурения скважины увеличенным диаметром сплошным забоем или соединяют с колонной расширяемых труб посредством переводника для бурения на расширяемых трубах (на фиг. 1, 2 не показаны). Компоновку с устройством спускают на забой скважины, приподнимают на 1-2 м, создают циркуляцию промывочной жидкости и с вращением начинают бурение, постепенно увеличивая осевую нагрузку. При этом плунжер 7, перемещаясь вниз в канале 3 корпуса 1, раздвигает подвижные лопасти 5, которые принимают рабочее положение. Благодаря тому, что плунжер 7 выполнен многогранным 11 соответственно многогранному отверстию 12 корпуса 1 крутящий момент передается на корпус 1 и наконечник 8. Благодаря количеству подвижных лопастей 5 не менее трех и наличию гидрокамеры 17, удерживающей долото в рабочем положении при бурении разуплотненных пород, сопровождающихся провалами инструмента, обеспечивается ствол скважины необходимого калиброванного диаметра стабильного по длине. Благодаря тому, что наконечник 8 снабжен лопастями 19 и гидромониторными отверстиями 9 между лопастями, количеством не менее количества лопастей, а рабочие части 20 и 21 подвижных лопастей 5 и лопастей 19 наконечника 8 выполнены с изгибом наружной поверхности увеличивается ресурс долота, так как промывка подведена к каждой лопасти наконечника 8, а в процессе бурения отсутствуют высокий крутящий момент, подклинки и вибрации. По достижении проектного забоя производят расширение профильных труб, спуск бурильных труб для извлечения долота из скважины. Благодаря тому, что при извлечении плунжер 7 соединен с бурильными трубами, исключено заклинивание плунжера 7.
Предлагаемое долото раздвижное является надежной, долговечной конструкцией для бурения скважин увеличенного размера сплошным забоем необходимого калиброванного диаметра ствола скважины и стабильного по длине, а также исключает аварийные ситуации при извлечении долота.