Расширитель скважинный

Полезная модель относится к буровой технике нефтегазодобывающей промышленности, в частности, к устройствам для увеличения диаметра скважины в заданном интервале. Задача заключается в повышении надежности работы расширителя скважинного и упрощении его конструкции. Расширитель скважинный содержит трубчатый корпус с внутренним каналом и радиальными окнами, выдвижные режущие элементы, кольцевой поршень, срезной элемент, пружину, шар. На трубчатом корпусе расширителя скважинного выполнен упорный торец, ограничивающий движение режущих элементов. Наклонная направляющая выполнена в виде гладкого конуса. Соединительные узлы включают одну ось вращения и в транспортном положении расширителя скважинного расположены внутри трубчатого корпуса. На верхнем торце кольцевого поршня выполнено седло с возможностью посадки шара для обеспечения принудительной деактивации. Кроме того, на каждом из режущих элементов выполнен промывочный канал. Полезная модель позволяет получить высокоэффективный надежный расширитель скважинный. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Полезная модель относится к буровой технике нефтегазодобывающей промышленности, в частности, к устройствам для увеличения диаметра скважины в заданном интервале.

Известен расширитель скважинный, включающий корпус, выдвижные режущие элементы, установленные в продольных пазах корпуса, поршень на подвижном пустотелом штоке с блокирующим кольцевым утолщением на наружной поверхности, цилиндрическую пружину, струйные насадки (патент РФ 2299303, МПК E21B 7/28, публ. 20.01.2007 г.).

Недостатком данного устройства является его невысокая надежность, связанная с возможностью заклинивания режущих элементов и невозврата их в транспортное положение из-за засорения шламом полости между корпусом и блокирующим кольцевым утолщением.

Недостатком является отсутствие фиксации режущих элементов в транспортном положении при спуске расширителя в скважину до заданного интервала и, как следствие, возможность зацепа вооружения лопастей за породу, их поломка, заклинивание расширителя.

Наиболее близким по совокупности существенных признаков является расширитель скважинный, содержащий трубчатый корпус с внутренним каналом и радиальными окнами, выдвижные режущие элементы, содержащие рельсы в форме ласточкина хвоста, срезной элемент, наклонная направляющая в трубчатом корпусе с пазами в форме ласточкина хвоста, кольцевой поршень, размещенный во внутреннем канале трубчатого корпуса и связанный с каждым из режущих элементов с возможностью осевого перемещения режущих элементов вдоль направляющих, пружину, размещенную во внутреннем канале трубчатого корпуса в контакте с кольцевым поршнем, соединительные узлы, имеющие две оси вращения и связывающие кольцевой поршень с каждым из режущих элементов, шар (патент RU 2451153, МПК E21B 10/32, публ. 20.05.2012 г.), который принят за прототип.

Недостатком является его низкая надежность, обусловленная наличием таких многоэлементных конструкций как соединительные узлы, связывающие кольцевой поршень с каждым из режущих элементов и представляющие собой шарнирные соединения (с двумя осями вращения), так как существует большая вероятность засорения их полостей шламом и заклинивание лопастей.

Недостатком является то, что данное устройство не содержит средства обеспечения гарантированного втягивания режущих элементов, предназначенное для дополнительного содействия в извлечении расширителя из скважины.

Также существует риск заедания режущих элементов при попадании частиц, содержащихся в буровом растворе, в пазы наклонной направляющей в форме ласточкина хвоста, по которым перемещаются рельсы режущих элементов, что приводит к их поломке при извлечении из скважины.

Недостатком известного расширителя является его сложная конструкция, что значительно повышает себестоимость изделия и трудоемкость его изготовления.

Техническая задача, на решение которой направлена полезная модель, заключается в повышении надежности работы расширителя скважинного и упрощении его конструкции.

Технический результат достигается за счет того, что в расширителе скважинном, содержащем трубчатый корпус с внутренним каналом и радиальными окнами, выдвижные режущие элементы, кольцевой поршень, срезной элемент, пружину, шар, согласно полезной модели, на трубчатом корпусе выполнен упорный торец, ограничивающий движение режущих элементов, наклонная направляющая выполнена в виде гладкого конуса, соединительные узлы включают одну ось вращения, причем в транспортном положении соединительные узлы расположены внутри трубчатого корпуса, на верхнем торце кольцевого поршня выполнено седло с возможностью посадки шара для обеспечения принудительной деактивации.

Кроме того, на каждом из режущих элементов выполнен промывочный канал.

Преимуществом предлагаемой полезной модели является то, что наклонная направляющая, закрепленная в трубчатом корпусе и контактирующая с режущими элементами при их выдвижении, выполнена в виде гладкого конуса. Таким образом, в отличие от прототипа, наклонная направляющая которого снабжена пазами в форме ласточкина хвоста, по которым перемещаются режущие элементы, снабженные рельсами в форме ласточкина хвоста, в предлагаемой конструкции исключается вероятность заклинивания режущих элементов, что повышает надежность работы всего устройства.

В отличие от прототипа, в котором соединительные узлы, связывающие кольцевой поршень с каждым из режущих элементов, включают две оси вращения и представляют собой шарнирное соединение, в предлагаемой полезной модели соединительные узлы включают одну ось вращения, что значительно упрощает их конструкцию, делая ее более надежной, а сведенные к минимуму зазоры исключают риск попадания в них породы и заклинивания режущих элементов.

Кроме того, соединительные узлы в транспортном положении (нерабочем) расширителя скважинного расположены внутри трубчатого корпуса, тем самым предохраняя режущие элементы от самопроизвольного раскрытия и дублируя функцию срезного винта, предназначенного для этой же цели, что также повышает надежность расширителя скважинного.

В отличие от прототипа, в предлагаемой полезной модели на трубчатом корпусе выполнен упорный торец, ограничивающий движение режущих элементов, что является надежным механизмом их фиксации в рабочем положении.

В отличие от прототипа, предлагаемая конструкция устройства обеспечена гарантированным втягиванием режущих элементов при принудительной деактивации. В случае, если при сбросе гидравлического давления режущие элементы не возвратятся в транспортное положение под действием усилия пружины, в трубу (канал) бросают шар. На верхнем торце кольцевого поршня предлагаемой полезной модели выполнено седло с возможностью посадки шара при принудительной деактивации устройства. Таким образом, шар, садясь на седло, вынуждает кольцевой поршень перемещаться, приводя режущие элементы в транспортное положение. В прототипе, для сравнения, введение шара требуется для срабатывания срезного элемента и активации устройства.

Кроме того, для более интенсивной циркуляции промывочной жидкости, разделенной на потоки, на каждом из режущих элементов полезной модели выполнен промывочный канал.

Предлагаемая конструкция расширителя скважинного гарантирует высокую надежность его работы, содержит меньшее количество деталей, уменьшает трудоемкие технологические операции при изготовлении, что снижает себестоимость изделия.

На Фиг. 1 показан продольный разрез расширителя скважинного.

На Фиг. 2 показан вид сверху режущего элемента.

Расширитель скважинный содержит трубчатый корпус 1 (Фиг. 1) с внутренним каналом 2 и радиальными окнами 3, в которых установлены режущие элементы 4 выдвижные (Фиг. 2) с твердосплавными зубками 5 на режущей поверхности, причем на каждом из режущих элементов 4 выполнен промывочный канал 6. Во внутреннем канале 2 трубчатого корпуса 1 размещен кольцевой поршень 7, подпружиненный пружиной 8. Кольцевой поршень 7 связан с каждым из режущих элементов 4 с помощью соединительных узлов 9, включающих одну ось вращения 10. Устройство снабжено наклонной направляющей 11, выполненной в виде гладкого конуса, закрепленной в трубчатом корпусе 1 и контактирующей с режущими элементами 4 при их выдвижении, причем движение режущих элементов 4 ограничивает упорный торец 12, выполненный на трубчатом корпусе 1. Кольцевой поршень 7 оснащен гидромониторными насадками 13. На верхнем торце 14 кольцевого поршня 7 выполнено седло 15 с возможностью посадки шара (на Фиг. 1, 2 не показан) для обеспечения принудительной деактивации устройства. Для соединения с колонной бурильных труб трубчатый корпус 1 в верхней части оснащен резьбой 16, а в нижней части - резьбой 17 для соединения с долотом или другим инструментом, создающим перепад гидравлического давления. Для удержания устройства в исходном положении расширитель скважинный содержит срезной элемент 18. Устройство работает следующим образом.

С помощью резьбы 16 расширитель скважинный присоединяют к колонне бурильных труб, с помощью резьбы 17 - к долоту или другому буровому инструменту и спускают в скважину. При этом режущие элементы 4 находятся в транспортном положении, а от самопроизвольного выхода в рабочее положение зафиксированы при помощи срезного элемента 18, а также благодаря тому, что соединительные узлы 9 в транспортном положении расположены внутри трубчатого корпуса 1.

На заданной глубине скважины колонну бурильных труб начинают вращать с одновременной подачей в нее промывочной жидкости (бурового раствора), которая под действием перепада давления воздействует на кольцевой поршень 7, передавая ему поступательное движение, вследствие чего происходит срез срезного элемента 18, сжатие пружины 8 и выведение режущих элементов 4 через радиальные окна 3 в рабочее положение по наклонной направляющей 11 до соприкосновения с упорным торцем 12 на трубчатом корпусе 1. При поддержании перепада давления происходит расширение пилотного ствола скважины в заданном интервале. Вынос шлама и охлаждение работающих режущих элементов 4 осуществляется через гидромониторные насадки 13.

После окончания расширения скважины нагнетание промывочной жидкости прекращают и начинают подъем устройства вверх. При снижении давления пружина 8 возвращает режущие элементы 4 в транспортное положение. Также конструктивно предусмотрена принудительная деактивация устройства с помощью шара (на Фиг. 1, 2 не показан), который при необходимости бросается в трубу для посадки на седло 15.

Таким образом, выполнение полезной модели с указанными отличительными признаками в совокупности с известными признаками позволяет получить высокоэффективный надежный расширитель скважинный.

1. Расширитель скважинный, содержащий трубчатый корпус с внутренним каналом и радиальными окнами, выдвижные режущие элементы, кольцевой поршень, срезной элемент, пружину, шар, отличающийся тем, что на трубчатом корпусе выполнен упорный торец, ограничивающий движение режущих элементов, наклонная направляющая выполнена в виде гладкого конуса, соединительные узлы включают одну ось вращения, причем в транспортном положении соединительные узлы расположены внутри трубчатого корпуса, на верхнем торце кольцевого поршня выполнено седло с возможностью посадки шара для обеспечения принудительной деактивации.

2. Расширитель скважинный по п. 1, отличающийся тем, что на каждом из режущих элементов выполнен промывочный канал.