Расширитель ствола скважин под профильный перекрыватель

Полезная модель относиться к буровой технике нефтедобывающей промышленности, в частности к устройствам для увеличения диаметра скважин в заданном интервале.
Из уровня техники известен расширитель скважин (см. патент на ПМ №62417, 10.04.2007, МПК Е21В 7/28), включающий 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 в наклонных пазах корпуса и соединенные посредством тяг с поршнем лапы с зубками на рабочей поверхности.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является «Расширитель скважин» (см. патент на ИЗ РФ №2172385, Е21В 7/28, 20.08.2001), содержащий корпус с наклонными пазами и размещенным в нем штоком, поршень, взаимодействующий со штоком, и закрепленные в наклонных пазах корпуса лапы с цапфами, на которых установлены шарошки с зубками, отличающийся тем, что 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.
Недостатком известных устройств является сложность конструкции и не технологичность изготовления. Кроме того, в них не предусмотрен механизм принудительного возврата плашек в транспортное положение, что снижает надежность работы расширителя, в нем также отсутствует возможность регулирования выхода плашек в рабочее положение в зависимости от диаметра скважины, что усложняет настройку его на определенный размер, вызывающий необходимость дополнительной механической обработки. Наклонные пазы в виде ласточкиного хвоста поршня и плашки не защищены от действия агрессивной среды - тяжелого бурового раствора, поскольку они сообщены с каналом подачи бурового раствора.
Техническим результатом заявленного изобретения является повышение надежности при эксплуатации расширителя ствола скважин под профильный перекрыватель.
Технический результат достигается за счет того, что расширитель ствола скважин под профильный перекрыватель, содержит корпус с центральным проходным каналом и наклонными пазами, размещенным внутри корпуса подпружиненный пружиной шток, взаимодействующий со штоком поршень с тягами, размещенный в камере, образованной наружной стенкой штока и внутренней стенкой корпуса, а также закрепленные в наклонных пазах корпуса и плашки с режущими элементами, соединенные посредством тяг с поршнем. При этом пружина расположена в герметичной полости образованной внешней поверхностью штока и внутренней поверхностью корпуса и зафиксирована в ней фиксирующей втулкой, при этом на нижнем конце фиксирующей втулки выполнен кольцевой бурт, в который упирается нижний конец пружины, тяги поршня выполнены состоящими из двух звеньев, при этом свободным концом первого звена тяги шарнирно соединены с плашками, а при помощи свободного конца второго звена, тяги установлены в выполненных в поршне Т-образных пазах.
Новым является то, что конструкция расширителя предусматривает расположение пружины в герметичной полости, расположенной между штоком и корпусом. Таким образом, поскольку пружина защищена от попадания бурового раствора, надежность устройства расширителя скважины повышается, поскольку его попадание на пружину, может привести к ее выходу из строя, а, следовательно, к заклиниванию всего устройства.
Кроме того, благодаря новой конструкции соединения поршня и тяги не требуется дополнительных работ по срезанию по мере износа детали. Заявленное Т-образное соединение легко разобрать после обработки на скважине и прочистить его, что соответственно увеличивает срок службы, а, следовательно, и надежность устройства расширителя.
Таким образом, благодаря новой конструкции расширителя скважин под профильный перекрыватель, основные элементы (пружина и тяги с поршнем), которые больше подвержены износу, расположены и защищены другими элементами, что приводит к меньшему выходу их из строя, т.е. приводит к повышению надежности устройства в целом.
Полезная модель поясняется чертежами, на которых представлены
фиг. 1 - конструкция расширителя в транспортном положении;
фиг. 2 - конструкция узла перемещения поршня;
фиг. 3 - вид А, на фиг. 1.
Расширитель ствола скважин под профильный перекрыватель содержит полый корпус 1 (фиг. 1) с центральным проходным каналом 2. Внутри проходного канала 2 корпуса 1 расположен подпружиненный пружиной 3 шток 4, жестко соединенный с поршнем 5.
Узел перемещения поршня выполнен состоящим из поршня 5 и двухзвенных тяг 6. Количество тяг выбирают по меньшей мере равным трем. Каждая тяга 6 выполнена состоящей из двух звеньев 7 и 8.
Поршень 5, при помощи свободного конца звена 7 тяги 6 соединен с плашками 9 при помощи шарниров 10. Это обеспечивает свободное без заклинивания перемещение поршня 5 и тяг 6 в корпусе 1 расширителя ствола скважин под профильный перекрыватель.
При этом плашки 9, установлены в наклонных пазах 11, выполненных в корпусе 1,при помощи соединения типа "ласточкин хвост" или Т-образного паза.
Крепление тяги 6 к поршню 5 осуществляется установкой свободного конца второго звена 8 тяги 6 в выполненном в поршне 5 Т-образном пазу 12 (фиг. 2). Количество Т-образных пазов в поршне выполнено равным количеству тяг. За счет данной конструкции тяга 6 не выпадает из поршня 5. Указанное Т-образное соединение легко разобрать и заменить тяги по мере их износа, а не проводить дополнительные работы по их срезанию, что соответственно увеличивает срок службы и повышает надежность устройства расширителя в целом.
На плашках 9 с возможностью вращения установлены режущие элементы - шарошки 13 с твердосплавными зубками 14. Причем зубки 14 на каждой из шарошек 13 расположены с различным шагом. Такими же зубками снабжены и плашки 9, выполняющие функцию калибраторов.
Шток 4 имеет верхнюю расширенную часть 15, образующую с основной его частью внутреннюю опорную поверхность 16. Внутренняя опорная поверхность 16 служит упором для пружины 3.
Пружина 3 размещена в герметичной полости (см. фиг. 3), расположенной между штоком 4 и корпусом 1, и защищена от попадания бурового раствора фиксирующей втулкой 17, расположенной в указанной полости. На нижнем конце фиксирующей втулки 17 выполнен кольцевой бурт 18. При этом нижний конец пружины 3 упирается в указанный кольцевой бурт 18 и примыкающий к нему, уплотнительный элемент.
Работа устройства расширителя ствола скважин под профильный перекрыватель осуществляется следующим образом.
С помощью резьбы расширитель присоединяют к колонне бурильных труб и спускают в скважину. Расширитель в транспортном положении спускается в ствол скважины.
На заданной глубине скважины колонну бурильных труб начинают вращать с одновременной подачей в нее буровой (промывочной) жидкости, которая через центральный проходной канал 2 корпуса 1 поступает в промывочные отверстия долота (не показано), в которых создается перепад давления.
По мере возрастания перепада давления над долотом поршень 5 со штоком 4 перемещаются вверх.
При увеличении расхода бурового раствора и поднятии давления свыше 4 МПа поршень 5 смещается наверх внутри корпуса 1, сжимает пружину 3 и выводит плашки 9 в рабочее положение, т.е. плашки 9 выдвигаются и расширяют ствол скважины.
При этом пружина 3 сжимается, а тяги 6 перемещают плашки 9 по наклонным пазам 11 вверх, выводя таким образом плашки 9 в рабочее положение. Они расходятся благодаря шарнирному соединению с тягами 6 от центра корпуса 1 до соприкосновения плашек 9 со стенками скважины, взаимодействуют со стенками скважины (или обсадной колонны), производят ее расширение.
В процессе расширения, буровой раствор проходит/попадает в полость, образованную между поршнем 5 и корпусом 1, а за счет расположения пружины 3 в герметичной полости, расположенной между штоком 4 и корпусом 1, она защищена от попадания бурового раствора. А поскольку буровой раствор, содержит шлам и другие частицы способные забить витки пружины 3, что может привести к ее выходу из строя и заклиниванию оборудования.
Далее подачей инструмента вниз, рабочие поверхности плашек, взаимодействуя со стенками скважины, расширяют ее в заданном интервале.
После расширения заданного участка давление сбрасывается, и нагнетание жидкости прекращают. При этом пружина 3 толкает поршень 5 вниз, воздействуя на внутреннюю опорную поверхность 16 штока 4, перемещает его, (т.е. поршень 5 с тягами 6), и плашки 9 возвращаются из рабочего положения в транспортное (исходное положение), затем расширитель извлекается из скважины.