Результат интеллектуальной деятельности: ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ КАЛИБРАТОР

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, а именно к калибраторам гидравлического типа.

Известны калибраторы стенок скважин, включающие полый корпус и соединенный с ним рабочий орган в виде прямых или наклонных лопастей, армированных износостойким материалом (см. Масленников И.К. и Матвеев Г.И. Инструмент для бурения скважин. М.: Недра, 1981 г., с.300-301).

К недостаткам известных калибраторов является их низкая эффективность при калибровке интервалов скважин, расположенных выше зоны поглощения промывочной жидкости, т.к. в этом случае рабочие элементы калибратора работают без охлаждения и быстро выходят из строя.

Наиболее близким к предложенному по технической сущности и достигаемому результату является гидравлический калибратор, содержащий корпус с осевым каналом, соединенные с корпусом породоразрушающий инструмент с промывочными пазами и вставка с осевыми каналами, установленный в осевой полости вставки стержень и отражатель, расположенный под породоразрушающим инструментом (см. сборник «Рацпредложения и изобретения, рекомендуемые к использованию на предприятиях черной металлургии», Черметин-формация, 1981, №4(465)).

Недостатком данного калибратора является низкая эффективность его работы, особенно при разбуривании участков ствола скважины, пройденных по твердым породам. В первую очередь это связано с недостаточным использованием энергии подаваемой промывочной жидкости, т.к. она используется в основном только для охлаждения рабочих элементов породоразрушающего инструмента. В то же время при прохождении участков, сложенных слабыми породами, наблюдаются случаи размыва стенок скважины. Это в последующем приводит к различным осложнениям, особенно в случае необходимости цементации этого интервала ствола скважины.

В связи с изложенным техническим результатом изобретения является повышение эффективности работы калибратора за счет увеличения кпд использования энергии прокачиваемой промывочной жидкости при калибровке интервала ствола скважины, пройденного по твердым породам, при одновременном предохранении стенок скважины, сложенных слабыми породами, от разрушения.

Поставленный технический результат достигается тем, что в гидравлическом калибраторе, содержащем корпус с осевым каналом, соединенные с корпусом породоразрушающий инструмент с промывочными пазами и вставка с осевыми каналами, установленный в осевой полости вставки стержень и отражатель, расположенный под породоразрушающим инструментом, согласно изобретению вставка выполнена в виде стакана с поперечной перегородкой, разделяющей его на камеру смешения и камеру для абразивного материала, причем осевые каналы вставки выполнены в поперечной перегородке, а стакан оснащен полыми втулками, сообщающими камеру смешения с полостью над вставкой, при этом стержень подпружинен в осевом направлении, снабжен клапанами для перекрытия осевых каналов поперечной перегородки в исходном положении, имеет во фронтальной плоскости Т-образную форму и установлен подвижно относительно вставки и отражателя и с возможностью перекрытия осевого канала корпуса своей поперечной частью, а отражатель жестко соединен с породоразрушающим инструментом и выполнен с тангенциальными каналами, совмещенными с промывочными пазами породоразрушающего инструмента, часть которых ориентирована в сторону вращения расширителя, а другая часть - в противоположную сторону.

Достижению указанного технического результата способствует также и то, что:

- часть промывочных пазов направлена сверху вниз, а другая часть - снизу вверх;

- угол наклона промывочных пазов составляет 10-20°.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен общий вид гидравлического калибратора в разрезе, на фиг.2 и 3 - соответственно сечение А-А и Б-Б на фиг.1.

Предложенный гидравлический калибратор содержит корпус 1 с осевым каналом 14, соединенные с корпусом 1 породоразрушающий инструмент 2 с промывочными пазами 16 и вставку 3, размещенный в осевой полости вставки 3 стержень 5, и отражатель 6, установленный под породоразрушающим инструментом 2. Вставка 3 выполнена в виде стакана с поперечной перегородкой 7, образующей верхнюю камеру 8 для абразивного материала и нижнюю камеру 9 для смешения абразивного материала с промывочной жидкостью. При этом стержень 5 имеет во фронтальной плоскости Т-образную форму, установлен с возможностью осевого перемещения относительно вставки 3 и отражателя 6 и снабжен клапанами 10, предназначенными для перекрытия одной части каналов 4, выполненных только в поперечной перегородке 7. Кроме каналов 4 перегородки 7 вставка 3 имеет также каналы и в верхней части, причем они выполнены соосно с каналами перегородки 7 и оснащены втулками 11, сообщающими камеру смешения 9 с полостью над вставкой 3. Поперечная часть стержня 5 выполнена в виде клапанной заслонки 13 и соединена со стержнем 5 разъемно. Заслонка 13 подпружинена цилиндрической пружиной 12. Осевые каналы 4 поперечной перегородки 7 служат для подачи абразивного материала, а каналы, оснащенные втулками 11, служат для подачи промывочной жидкости в камеру смешения 9, минуя камеру 8 для абразивного материала. Отражатель 6 жестко соединен с породоразрушающим инструментом 2 любым известным способом и выполнен с тангенциальными каналами 15, совмещенными с промывочными пазами 16 породоразрушающего инструмента 2, часть которых ориентирована в сторону вращения калибратора, а другая часть - в противоположную сторону. Промывочные пазы 15 породоразрушающего инструмента 2 могут быть оснащены гидромониторными насадками 17, при этом часть промывочных пазов 16 направлена сверху вниз, а другая часть - снизу вверх. Угол наклона промывочных пазов 16 составляет 10-20°. Отражатель 6 выполняют отдельно от стержня 5 или со сквозным каналом под него.

Принцип работы гидравлического калибратора заключается в следующем. В случае необходимости разбуривания зауженных участков скважины калибратор на бурильной колонне спускают на заданную глубину и начинают подавать промывочную жидкость. Под давлением последней клапанная заслонка 13 отжимает пружину 12, стержень 5 перемещается вниз и одновременно открывает осевые каналы 4 для прохода абразивного материала из емкости 8 и втулки 11 для прохода промывочной жидкости в камеру смешения 9. После этого образовавшаяся абразивная смесь через тангенциальные каналы 15, промывочные пазы 16 и гидромониторные насадки 17 подается на стенки скважины для разрушения совместно с рабочими органами породоразрушающего инструмента 2 образовавшихся уступов. При этом, благодаря разнонаправленности подачи абразивной смеси, на уступы оказывается двухстороннее воздействие с разным направлением, и под разными углами, что благоприятно сказывается на эффективности разрушения выступов на стенках скважины.

Такое комбинированное воздействие рабочими элементами породоразрушающего инструмента и гидроабразивной смеси на уступы позволяет эффективно их разрушать и обеспечить качественную калибровку стенок скважины.