Расширитель скважин

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

2542 А (19) (Il) !

4(51) Е 21 В 7/2

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3411522/22-03 (22) 23.03.82 (46,) 15.06,85. Бюл. М 22 (72) В,И.Москольченко и В,Ф.Павельев (53) 622.233.6(088.8) (56).1. Авторское свидетельство СССР

У 84866, кл. В 21 D 1/03, 1948.

2. Патент США У 3236320, кл. 175-263, опублик, 1966 (прототип). (54) (57) РАСШИРИТЕЛЬ СКВАЖИН, включающий корпус с отверстями для промывочной жидкости и шарнирно установленные на нем органы с режущими элементами, отличающийся тем, что, с целью увеличения эффективности и надежности работы эа счет предотвращения выпадания шлама на дно скважины, рабочие органы выполнены в виде лопастей, установленных под углом атаки к набегакщему потоку жидкости.

1072542

Изобретение относится к области расширения скважин.

Известен расширитель скважин, включающий корпус с шарнирно установленными лопастями, которые кинематически связаны с силовыми органами преимущественно гидравлическими цилиндр ами (1) .

Силовые органы, воздействуя непосредственно на лопасти, отклоняют 1О их в вертикальной плоскости. Вследствие такого взаимодействия силовых органов с лопастями и происходит процесс резания лопастями забоя, т.е. процесс расширения скважин. 15

Недостатком описанного технического решения является наличие силового оборудования, снижающего надежность расширителя в целом и усложняющего его конструкцию. Следует от- 2О метить также и нежелательную,практически жесткую связь лопасти с корпусом, осуществляемую через гидроцилиндр, Недостатком следует считать так- 25 же и то, что наличие силового оборудования уменьшает поперечное проходное сечение, что ухудшает вынос из скважин пульпы и уменьшает производительность расширителя. ЗО

Известен также другой расширитель скважин, включающий корпус с отверстиями для промывочной жидкости и шарнирно установленные на нем рабочие органы с режущими элемен- тами f2) .

В этом техническом решении задача расширения скважины решается с помощью гибких лопастей. Лопасти выполнены из отрезков стальногоканата, 4О на котором установлена цилиндрическая пружина, охватывающая канат и резцы B виде звездочек, свободно установленных на канате и вращающихся на нем. Отрезки каната жестко связа- «5 ны с корпусом, имеющим отверстия для промывочной, жидкости. Корпус установлен на буровой .штанге, имеющей специальное уплотнительное устройство. При вращении буровой штанги ло- 5О пасти расширителя, сложенные в обсадной трубе параллельно ее стенкам, под действием пружины и центробежных сил воздействуют посредством звездочек на стенки скважины, т,е, проис- 55 ходит расширение скважины, а промывочная жидкость осуществляет вынос пульпы из забоя, При опускании расширителя в обсадной трубе лопасти должны быть отогнуты назад. Если лопасти отогнуть вперед, то при выходе их за пределы обсадной трубы под действием упругих сил пружины и каната концы лопастей, распрямляясь, будут упираться в забой, и дальнейшее опускание расширителя будет затруднено, При отогнутых назад лопастях возможно расширение скважины в форме цилиндра с плоским дном. Такая фор ма скважины при работе монитора не обеспечит концентрацию отбитых кусков полезного ископаемого в средней части скважины и затруднит работу гидроэлеватора, При работе расширителя в глинистом забое возможно залипание резцовзвездочек и уменьшение производительности расширителя,При работе расширителя происходит только кон.центричное вращение пульпы и отсутствуют потоки пульпы в вертикальной плоскости. Вследствие этого не происходит активного перемешивания пульпы, так как под действием центробежных сил более тяжелые частицы пульпы разлетаются к периферийным участкам расширяемой скважины непосредственно в зону резания. При этом затрудняется резание и возможно заклинивание скважины, что резко уменьшает производительность расширителя.

Целью изобретения является увеличение эффективности и надежности работы за счет предотвращения выпадания шлама на дно скважины, Указанная цель достигается тем, что в расширителе скважин, включающем корпус с отверстиями для промывочной жидкости и шарнирно установленные на нем рабочие органы, которые ю выполнены в виде лопастей, установленных под углом атаки к набегающему потоку жидкости.

На фиг,1 изображен расширитель, опущенный в скважину в нерабочем состоянии; на фиг,2 — то же, в рабочем состоянии; на фиг.3 - взаимодействие плоской лопасти с потоком набегающей пульпы и с забоем; на фиг.4— взаимодействие криволинейной лопасти с потоком набегающей пульпы и с забоем.

Расширитель состоит из наконечника 1, имеющего отверстие для промывочной жидкости 2, плоских лопасз 1 тей 3, установленных с помощью шарниров 4 на наконечник и имеющих режущие элементы 5.

Возможна также другая форма лопастей н режущих элементов. Такая форма. представлена на фиг.4. Лопасть

6 имеет форму в сечении такую, которая обеспечивает подъемную силу при движении лопасти в жидкости, при этом режущие элементы 7 расположены на наружной криволинейной поверхности лопасти 6.

Расширитель работает следующим образом.

При вращении расширителя наконечник 1 через шарниры 4 увлекает эа собой лопасти 3 плоской формы или лопасти б криволинейной формы. При движении этих лопастей в набегающем потоке пульпы происходит их взаимодействие и в результате возникает пбдъемная сила, воздействующая на лопасти 3 или 6, при этом лопасти, вращаясь на шарнире 4, взаимодействует с забоем с помощью режущих элементов 5 для плоской лопасти 3 нли режущих элементов 7 для криволинейной лопасти.б. По .мере увеличения угла раскрытия лопастей

3 и 6 происходит увеличение длины лопасти 3, участвующей в резании, или увеличение количества режущих .элементов 7, взаимодействующих с за072542 4 боем и установленных на лопасти 6.

Однако при увеличении угла раскрытия лопастей при постоянной угловой скорости происходит также и рост линейной скорости каждой точки ло. пасти за счет увеличения ее радиуса вращения. Увеличение линейной скорости приводит к росту подъемной силы.

Таким образом, происходит некоторое

10 саморегулирование процессов резания забоя, т.е, усилие, прижимающее лопасть 3 к забою и влияющее на толщину срезаемой стружки, резко не изменяется,.что может обеспечить хорошую

15 стабильность процесса расширения. скважины, У лопастей 6, имеющих криволинейную наружную поверхность, способ ность к саморегулированию процессов

20 резания выражения выражена максимально. Лопасти, имеющие такую поверхность, разрыхляют забой режущими, элементами на" заданную глубин, и это глубина практически не..зависит

25 от свойств пульпы и скорости вращения расширителя.

При вращении расширителя с лопастями 3 и 6 происходит также очень важный процесс.перемешивания пульпы за счет возникновения потоков в вертикальной плоскости. Это препятствует выпадению осадка и заиливанию скважины.

1072542

1072542

1072542

1072542 ( ( (!

Редактор С.Титова Техред А. Бабинец Корректор В, Гнрняк

Заказ 4468/1 Тираж 540 Подписное

ВНИИПИ .Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r, Ужгород, ул. Проектная, 4