Скважинный расширитель

Полезная модель относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к области буровой техники, в частности к устройствам для бурения и расширения нефтяных, газовых и водяных глубоких скважин.
Известен «Скважинный расширитель» (патент RU №2244796, МПК Е21В 7/28, опубл. 20.01.2005 Бюл. №2), включающий пилот-долото, корпус, размещенные в боковых пазах корпуса с направляющими породоразрушающие органы, стабилизатор с породоразрушающими элементами, установленный на корпусе подвижно посредством соединительной муфты, при этом он снабжен дополнительной соединительной муфтой, установленной на корпусе подвижно, выполненной с боковыми упорными окнами, в которых размещены породоразрушающие органы.
Недостатками данного расширителя являются
он не может быть использован при бурении глубоких скважин в связи с тем, что привод породоразрушающих органов осуществляется за счет опоры на забой нижней ступени расширителя;
использование его возможно при больших диаметрах обсадной колонны;
жесткая связь пилот-долота с корпусом расширителя накладывает дополнительную вибрационную нагрузку на расширитель и бурильную колонну.
Наиболее близким является «Скважинный расширитель» (патент RU №2315849, МПК Е21В 7/28, Е21В 10/26, опубл. 27.01.2008 Бюл. №3), включающий пилот-долото, корпус, подвижно установленную на корпусе соединительную муфту, размещенные в опорных окнах соединительной муфты и боковых пазах корпуса с направляющими породоразрушающие органы, при этом корпус выполнен в качестве ведущего хвостовика, а соединительная муфта соединена жестко с пилот-долотом и подвешена посредством переводника к корпусу.
Недостатками данного расширителя являются высокая металлоемкость и стоимость, связанная с разнесением бурового и расширяющего инструментов по высоте, что также может привести эксцентриситету из-за ошибки при сборке или при работе в сложных скважинах и как следствие быстрому износу и выходу из строя породоразрушающих (расширяющих) органов, при этом корпусом с направляющими соединен подвижно с муфтой и долотом, а через направляющие и породоразрушающие органы передается вращение на долото, что при работе приводит к вибрациям заклиниванию породоразрушающих органов муфты в окнах и, как следствие, к аварийным ситуациям.
Технической задачей предполагаемого изобретения является создание простой и надежной конструкции скважинного расширителя.
Техническая задача решается скважинным расширитем, включающим долото с основными резцами, корпус, соединенный с колонной буровых труб, породоразрушающие органы - подвижные резцы, зафиксированные в нижнем - транспортном состоянии срезными элементами и выполненные с возможностью перемещения по направляющим, которые выполнены расходящимися снизу-вверх от оси расширителя.
Новым является то, что корпус жестко соединен с долотом, а направляющие размещены между основными резцами, причем диаметр описанной окружности и нижние режущие кромки подвижных резцов в транспортном положении соответственно меньше диаметра описанной окружности и ниже режущих кромок основных резцов.
На фиг. 1 изображен скважинный расширитель с подвижными резцами внизу - транспортное положение с частичным разрезом.
На фиг. 2 показан вид снизу фиг. 1.
На фиг. 3 изображен скважинный расширитель с подвижными резцами вверху - рабочее положение с частичным разрезом.
На фиг. 4 показан вид снизу фиг. 3.
Скважинный расширитель включает долото 1 (фиг. 1 и 3) с основными резцами 2 (фиг. 1, 2, 3 и 4), корпус 3 (фиг. 1 и 3), соединенный с колонной буровых труб 4 (показаны условно), породоразрушающие органы - подвижные резцы 5 (фиг. 1, 2, 3 и 4), зафиксированные в нижнем - транспортном состоянии срезными элементами 6 (фиг. 1) и выполненные с возможностью перемещения по направляющим 7 (фиг. 1 и 3), которые выполнены расходящимися снизу-вверх от оси 8 расширителя. Корпус 3 жестко соединен с долотом 1, а направляющие 7 с подвижными резцами 5 (фиг. 2 и 4) размещены между основными резцами 2 для обеспечения равномерной нагрузки по всему периметру долота 1. Диаметр 9 описанной окружности и нижние режущие кромки 10 (фиг. 1) подвижных резцов 5 в транспортном положении соответственно меньше диаметра описанной окружности 11 (фиг. 2) и ниже режущих кромок 12 (фиг. 1) основных резцов 2.
Скважинный расширитель работает следующим образом.
Корпус 3 (фиг. 1) собранного в транспортном положении скважинного расширителя соединяют (например, резьбой 13) с колонной труб 4 и спускают до забоя 14 скважины 15 (показаны условно). Нижние кромки 10 подвижных резцов 5 долота 1 упираются на забой 14, срезные элементы 6 разрушаются под действием веса скважинного расширителя и труб 4. В результате подвижные резцы 5 перемещаются вверх - в рабочее положение (фиг. 3) по направляющим 7, расходясь от оси 8 расширителя, диаметр описанной окружности 9 (фиг. 2) подвижных резцов 5 увеличивается до диаметра 9' (фиг. 4) и становится больше диаметра описанной окружности 11 основных резцов 2.
При вращении скважинного расширителя и под действием веса колонны труб 4 (фиг. 3) нижние кромки 10 и 12 соответствующих резцов 2 и 5 углубляют забой 14 скважины 15, а боковые поверхности подвижных резцов 5 производят расширение 16 ствола скважины 15. При этом жидкость, нагнетаемая по колонне труб 4, циркулирует через центральный канал 17 расширителя и отверстия 18 (фиг. 4) долота 1 (фиг. 3), вымывая из скважины 15 продукты бурения и расширения. Расположение и количество отверстий 18 (фиг. 4) определяется опытным путем для каждого диаметра скважины 15 (фиг. 3).
Для извлечения скважинного расширителя колонну труб 4 тянут вверх, подвижные резцы 5 под действием реакции стенок скважины 15 и под собственным весом перемещаются по направляющим 7 вниз - в транспортное положение (фиг. 1). После чего скважинный расширитель на колонне труб 4 извлекают из скважины.
Предлагаемый скважинный расширитель примерно в 3 раза меньше по высоте и легче наиболее близкого аналога. При этом межремонтный период при работе увеличился примерно в 2 раза.
Предлагаемая конструкция скважинного расширителя проста и надежна и, как следствие, более дешевая в производстве и эксплуатации.