БУРОВОЙ ШАРОШЕЧНЫЙ РАСШИРИТЕЛЬ СО СМЕННЫМИ СЕКЦИЯМИ
ROLLER CUTTER DRILLING REAMER WITH REPLACEABLE SECTIONS

Изобретение относится к буровой технике и может быть использовано для бурения и расширения скважин различного назначения в разных по крепости горных породах.
Известны шарошечные расширители, включающие корпус и установленные на нем сваркой шарошечные секции в виде лап и шарошек [1]. Недостатком этих расширителей является то, что секции установлены на корпусе сваркой и поэтому не подлежат разборке. Подобные расширители не могут быть использованы повторно или быть изменены для бурения скважин различных пород путем замены секций.
Известен шарошечный расширитель [2], содержащий центральную трубу, закрепленные жестко на трубе поперечные пластины, соединенные с пластинами посредством резьбовых элементов лапы со скошенными затылочными поверхностями и прикрепленные к лапам шарошки, пластины выполнены с прямоугольными продольными пазами, лапы выполнены с прорезями, ответными боковым сторонам пазов пластины, а резьбовые элементы выполнены в виде упорных винтов и установлены перпендикулярно боковым сторонам пазов с возможностью взаимодействия концами со скошенными затылочными поверхностями лап и их перемещения к донным частям пазов.
Недостатки этого расширителя заключаются в следующем:
- Крепление шарошечных секций выполняется по нескольким точкам хвостовика секции на крепежные резьбовые болты. При этом установочные поверхности секции имеют необработанные поверхности с большими допусками. Это приводит к неточности установки секций относительно корпуса и соседних секций, неравномерности затяжки крепежных болтов, а следовательно, и произвольному раскручиванию болтов.
- Крепежные резьбовые болты находятся в призабойной зоне и подвергаются интенсивному изнашиванию.
- Выполнение идентичных прорезей в термообработанных лапах невозможно по причинам того, что серийные лапы имеют большое разнообразие размеров и форм.
- Прорези не увеличивают надежность крепления, а уменьшают опасное сечение в плоскости крепления.
- Действующие динамические нагрузки на узел крепления могут привести к произвольному раскручиванию крепежных болтов.
Наиболее близким техническим решением является буровой шарошечный расширитель со сменными секциями, содержащий вал с элементами присоединения и корпус, в котором своими хвостовиками устанавливаются шарошечные секции, причем гнезда для установки сменных шарошечных секций изготовлены в виде полукруглых отверстий, а хвостовики секций выполнены в форме вала полукруглого сечения [3].
Недостатком этого расширителя является то, что сопряжение полукруглого сечения гнезда корпуса и хвостовика шарошечной секции с конусной формой затрудняет обработку этих поверхностей с высокой точностью. Это приводит к неточности установки секций относительно корпуса и соседних секций.
Цель изобретения - повышение надежности и точности установки сменных шарошечных секций расширителя.
Указанная цель достигается тем, что в шарошечном расширителе, содержащем вал с элементами присоединения и корпус, в котором своими хвостовиками устанавливаются шарошечные секции, причем гнезда для установки сменных шарошечных секций изготовлены в виде полукруглых отверстий, а хвостовики секций выполнены в форме вала полукруглого сечения, при этом между поверхностями полукруглого сечения гнезда корпуса и хвостовика секции применены две переходные втулки, одна из которых приварена к гнезду корпуса, а другая - к хвостовику секции.
Секции фиксируются и крепятся винтом, вынесенным из призабойной зоны в верхнюю часть расширителя. Винт имеет большое сечение, обеспечивая повышенный момент затяжки и возможность стопорения.
Расширитель (фиг. 1) со сменными шарошечными секциями состоит из вала 1 с элементами соединения с бурильной колонной, корпуса 2 с гнездами, выполненными в виде отверстий полукруглого сечения. Сменные шарошечные секции 4 устанавливаются в гнезда корпуса своими ниппельными хвостовиками, выполненными в форме вала полукруглого сечения сообразно отверстиям гнезда (фиг. 2). В осевом направлении секции фиксируются винтовым соединением 6, включающим в себя: шайбу, гайку, контргайку со шплинтом, или каким либо другим креплением.
Для обеспечения технологичности изготовления сопрягаемых поверхностей полукруглого сечения применяются две переходные втулки 3 и 5. Втулка 3 приваривается в отверстие корпуса, втулка 5 приваривается к хвостовику секции. При этом к поверхностям отверстия корпуса и хвостовика не предъявляются высокие требования по допуску на размер и отклонению формы. Втулки вырезаются из трубы, причем сопрягаемые поверхности втулок обрабатываются перед сваркой.
Работа расширителя на забое осуществляется следующим образом.
Расширитель устанавливают на забой и приводят во вращение. При этом к расширителю прилагается осевая нагрузка и крутящий момент, которые через установочные гнезда 3 передаются на секции.
Таким образом, шарошечная секция надежным и точным способом зафиксирована в гнезде корпуса от смещения и проворота в осевой и радиальных плоскостях буримого забоя скважины.
Преимущество расширителя по сравнению с аналогичными конструкциями заключается в том, что любые шарошечные секции серийных долот разнообразной формы и конструкции могут после незначительной доработки устанавливаться на расширитель с обеспечением точного базирования относительно корпуса и соседних секций. Упрощается конструкция крепления. Повышается надежность расширителя, поскольку исключается произвольное раскручивание крепежных болтов.
Использование расширителя при бурении скважин различного назначения позволит получить существенный экономический эффект за счет долговечной работы и сменной конструкции секций.
Источники информации
1. Абубакиров В.Ф., Архангельский В.Л., Гноевых А.Н. Оборудование буровое, противовыбросовое и устьевое. Т. 2. Изд. Газпром. 2007. 650 с.
2. Патент RU 2021472.
3. Патент ЕР 1493897 А2. 05.01.2005.