РАСШИРИТЕЛЬ СКВАЖИН

Предложение относится к буровой технике нефтегазодобывающей промышленности, в частности, к устройствам для увеличения диаметра скважины или обсадной колонны в заданном интервале.
Известен «Расширитель скважин» (патент RU №2117747, Е 21 В 07/28, опубл. Бюл. №23 от 20.08.1998 г.), включающим полый корпус с внутренним выступом и радиальными отверстиями, в которых установлены выдвижные шарошки с хвостовиками, размещенный в полости корпуса с фиксацией от проворота кольцевой поршень с боковым отверстием, верхним и нижним упорами на наружной поверхности и средством подсоединения к бурильной колонне, цилиндр, соединенный с корпусом и образующий с кольцевым поршнем гидравлическую камеру, сообщенную его боковым отверстием с полостью корпуса, установленный в кольцевом поршне с возможностью взаимодействия с хвостовиками шарошек и внутренним выступом фиксатор и устройство для стопорения шарошек в нерабочем положении, содержащее дополнительный кольцевой поршень, расположенный в гидрокамере расширителя, согласно изобретению устройство для стопорения шарошек в нерабочем положении выполнено в виде радиально подпружиненных кольцевых сегментов, расположенных в наружных пазах кольцевого поршня и ответных этим сегментам углублений - в цилиндре, причем дополнительный кольцевой поршень размещен в гидрокамере ниже бокового отверстия основного поршня, а дополнительным поршнем и кольцевыми сегментами устройства стопорения шарошек установлен толкатель для вывода указанных сегментов из зацепления с цилиндром расширителя.
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 наклонных в 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, образованной наружной стенкой штока и внутренней стенкой корпуса, причем зубки на каждой из шарошек размещены с различным шагом.
Недостатками данных конструкций являются невысокая долговечность инструмента, связанная с ограниченной возможностью применения породоразрушающих элементов в виде круглых зубков, подвергающихся при работе касательному, в том числе и ударному относительно крепления воздействию, что приводит к быстрому выходу его из строя, а также невозможность использования при увеличении диаметра обсадной колонны.
Технической задачей предлагаемой полезной модели является создание надежной и долговечной конструкции породоразрушающей рабочей поверхности расширителя, а так же расширение технологических возможностей инструмента, позволяющего качественно производить как расширение скважин, так и увеличение диаметра обсадной колонны.
Техническая задача решается расширителем скважин, содержащим корпус с наклонными пазами и размещенным в нем штоком, взаимодействующий со штоком поршень, который выполнен кольцевым и размещен в камере, образованной наружной стенкой штока и внутренней стенкой корпуса, закрепленные наклонных в пазах корпуса и соединенные посредством тяг с поршнем лапы с зубками в форме прямоугольных пластин на рабочей поверхности (далее по тексту - зубки).
Новым является то, что рабочая поверхность лап, состоящая из центрирующей и режущей частей, выполнена в виде частей фигур вращения с осью, совпадающей с осью корпуса, причем центрирующая часть выполнена в виде цилиндрической поверхности с продольными зубками, вставленными заподлицо, а режущая часть выполнена в виде фрезерных зубьев с максимальным диаметром, равным диаметру цилиндрической поверхности центрирующей части, причем режущие части зубьев оборудованы продольными рядами зубков, одинаково выступающими над их поверхностью.
Новым является также то, что зубки в продольных рядах рабочей поверхности выполнены с продольным смещением.
На Фиг.1 изображена конструкция расширителя скважин с частичным осевым разрезом.
На Фиг.2 изображена лапа - вид сбоку.
На Фиг.3 изображена лапа - вид сзади.
На Фиг.4 изображена лапа - вид сверху.
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, образованной наружной стенкой штока 3 и внутренней стенкой корпуса 1, закрепленные наклонных в пазах 2 корпуса 1 (например
при помощи «ласточкиного хвоста» или Т-образного паза) и соединенные посредством тяг 6 с поршнем 4 лапы 7. Лапы 7 (см. Фиг.2 и Фиг.3) имеют рабочую поверхность, состоящую из центрирующей 8 (см. Фиг.2) и режущей 9 частей. Центрирующая часть 8 выполнена в виде цилиндрической поверхности с продольными зубками 10 (см. Фиг.4), вставленными заподлицо, а режущая часть выполнена в виде фрезерных зубьев 12 (см. Фиг.3) с максимальным диаметром равным диаметру цилиндрической поверхности центрирующей части, причем режущие части зубьев оборудованы продольными рядами зубков 11 (см. Фиг.4),, одинаково выступающими над их поверхностью на высоту, равную глубине резания породы или обсадной колонны. Лапы 7 соединены с тягами 6 (см. Фиг.1), при помощи шарниров 13.
Расширитель 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 ссужающимся 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 6 и лапы 7. Лапы 7, перемещаясь по наклонным пазам 2, расходятся благодаря шарнирному соединению 10 с тягами 6 от центра корпуса 1 до соприкосновения лап 7 со стенками скважины. При этом зубки 11 (см. Фиг.4), зафиксированные на режущей части 9 (см. Фиг.2), рабочей поверхности лап 7, взаимодействуя со стенками скважины (или обсадной колонны), производят ее расширение. А центрирующая часть 8 рабочей поверхности лап 7 с зубками 10 (см. Фиг.4) центрирует инструмент относительно стенок скважины (или обсадной колонны), что исключает радиальное биение инструмента и, тем самым предохраняет зубки от скалывания и увеличивает ресурс работы лап 7. Зубки 11 (см. Фиг.4) в продольных рядах рабочей поверхности 9 (см. Фиг.2), выполнены с продольным смещением, чем исключается возможность поломки зубков во всех рядах одновременно. Так как зубки 11 выступают над поверхностью лапы 7 на одинаковую высоту, основную работу при расширении выполняют впереди стоящие зубки своей торцевой поверхностью, а все остальные только калибруют и подчищают расширенную поверхность. По мере износа впереди стоящих зубков 11, в работу вступают последующие зубки и так далее.
Все вышесказанное позволяет значительно увеличить качество расширяемой поверхности и увеличить ресурс работы расширителя скважин.
По завершении работы продольную подачу, вращение скважинного оборудования и подачу жидкости через него прекращают. В результате под действием пружины 18 (см. Фиг.1) шток 3 с поршнем 4, тягами 6 и лапами 7 перемещаются вниз (см. Фиг.1). В результате расширитель скважин возвращается в исходное (транспортное) состояние и извлекается из скважины.
Применение предлагаемой конструкции расширителя скважин позволяет улучшить качество расширяемой поверхности скважины или обсадной колонны со стабильными геометрическими параметрами по всей длине и значительно увеличить ресурс его работы за счет оптимального распределения режущих элементов (зубков), а так же самой геометрической формы лап.