Результат интеллектуальной деятельности: РАСШИРИТЕЛЬ СКВАЖИН

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

Известен «Расширитель скважин» (патент RU №2172385, МПК Е21В 07/28, опубл. бюл. №23 от 20.08.2001 г.), 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, при этом 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, причем зубки на каждой из шарошек размещены с различным шагом.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является «Расширитель скважин» (патент на полезную модель RU №70921, МПК Е21В 07/28, опубл. бюл. №5 от 20.02.2008 г.), содержащий корпус с наклонными пазами снаружи 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 шарнирно посредством тяг с поршнем лапы с зубками на рабочей поверхности, и нижний переводник с внутренним сужающимся каналом, соединенный снизу с корпусом, при этом поршень снизу оборудован полой втулкой с боковыми каналами, ниже которых внутри полой втулки выполнено сужение и цилиндрическая наружная поверхность, которая выполнена с возможностью скользящего взаимодействия с сужающимся каналом нижнего переводника и с возможностью выхода из этого сужающегося канала при перемещении поршня вверх относительно корпуса.

Недостатками данных конструкций являются отсутствие промывки в нижней зоне наклонных пазов корпуса, куда перемещаются при переводе в транспортное положение лапы, что приводит к их заклиниванию и проблемам при извлечении расширителя на устье скважины, а также наличие негерметичного соединения тяг с поршнем, что приводит к интенсивному размыву места соединения абразивными частицами при работе на утяжеленном буровом растворе вплоть до отрыва тяг от поршня.

Технической задачей изобретения является создание надежной и долговечной конструкции расширителя скважин, способной длительное время работать на утяжеленном буровом растворе без размыва его элементов, а также без зашламовывания закрытых участков расширителя.

Техническая задача решается расширителем скважин, содержащим корпус с наклонными пазами снаружи 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 шарнирно посредством тяг с поршнем лапы с зубками на рабочей поверхности, и нижний переводник с внутренним сужающимся каналом, соединенный снизу с корпусом, причем поршень снизу оборудован полой втулкой с боковыми каналами, ниже которых внутри полой втулки выполнено сужение и цилиндрическая наружная поверхность, которая выполнена с возможностью скользящего взаимодействия с сужающимся каналом нижнего переводника и с возможностью выхода из этого сужающегося канала при перемещении поршня вверх относительно корпуса. Новым является то, что места соединения тяг с поршнем выполнены герметичными, а поршень снабжен тарированными продольными отверстиями, размещенными между местами соединения тяг с поршнем равномерно по диаметру. Новым является также то, что продольные отверстия снабжены полыми втулками, изготовленными из износостойкого материала. Новым является также то, что внутренняя полость втулки, вставляемой в отверстия, выполнена в виде эжектора.

На фиг.1 изображена конструкция расширителя скважин с частичным осевым разрезом.

На фиг.2 увеличенно изображено место соединения тяги с поршнем.

На фиг.3 увеличенно изображено промывочное отверстие с втулкой, выполненное в поршне.

Расширитель скважин содержит корпус 1 (см. фиг.1) с наклонными пазами 2 и размещенным в нем штоком 3, взаимодействующий со штоком 3 поршень 4, который выполнен кольцевым и размещен в камере 5, образованной наружной стенкой штока 3 и внутренней стенкой корпуса 1, закрепленные в наклонных пазах 2 корпуса 1 (например при помощи Т-образного паза) и соединенные посредством тяг 6 с поршнем 4 лапы 7 с зубками 8 на рабочей поверхности 9. Лапы 7 соединены с тягами при помощи шарниров 10. Снизу к корпусу 1 присоединен нижний переводник 11 с внутренним сужающимся каналом 12. Поршень 4 снизу оборудован полой втулкой 13 с боковыми каналами 14. Ниже боковых каналов 14 внутри полой втулки 13 выполнено сужение 15 и цилиндрическая наружная поверхность 16, которая выполнена с возможностью скользящего взаимодействия с сужающимся каналом 12 нижнего переводника 11 и с возможностью выхода из этого сужающегося канала 12 при перемещении поршня 4 вверх относительно корпуса 1. Места соединения тяг 6 (см. фиг.2) с поршнем 4 (см. фиг.1) имеют герметичные уплотнения 17 (см. фиг.2). Равномерно по диаметру поршня 4 (см. фиг.1) между местами соединения с тягами 6 размещены тарированные продольные отверстия 18 (см. фиг.3). При работе на утяжеленном буровом растворе в продольные отверстия 18 могут быть запрессованы полые втулки 19, изготовленные из износостойкого материала, при этом при длительной работе расширителя внутренняя полость 20 втулок 19 может быть выполнена в виде эжектора.

Расширитель работает следующим образом.

Корпус 1 (см. фиг.1) при помощи верхней 21 и нижней 22 резьб соединяется соответственно с верхним 23 и нижним 11 переводниками скважинного оборудования (на черт. не показано). Шток 3 поджимают вниз пружиной 24 относительно верхнего переводника 23. После чего конструкцию в сборе в составе скважинного оборудования спускают в скважину (на черт. не показана) в интервал расширения (на чертеже не показан). Затем скважинному оборудованию придают вращательное движение, прокачивая по его внутренней полости буровой раствор. Благодаря сужению 15 полой втулки 13 через боковые каналы 14 в камере 5 снизу поршня 4 создается повышенное давление, которое перемещает вверх поршень 4, а вместе с ним шток 3, сжимая пружину 24, и тяги 6 с лапами 7. Лапы 7, перемещаясь по наклонным пазам 2, расходятся благодаря шарнирному соединению 10 с тягами 6 от центра корпуса 1 до соприкосновения лап 7 со стенками скважины (на фиг. не показано). При этом зубки 8 (которые могут быть выполнены в виде шарошек, прямых или наклонных пластин или в их сочетании), зафиксированные на рабочей поверхности 9 лап 7, врезаясь в стенки скважины, производят ее расширение. При достижении максимального вылета лап 7 в радиальном от корпуса 1 направлении наружная поверхность 16 полой втулки 13 выйдет из взаимодействия с сужающимся каналом 12 нижнего переводника 11 (см. фиг.1). В результате при том же расходе жидкости давление внутри камеры 5 и на поверхности скважины (регистрируемое манометром - на черт. не показан) снизится, так как перепад давлений в расширителе определяется не за счет разностей внутренних диаметров штока 3 и сужения 15 полой втулки 13, а за счет разностей внутренних диаметров штока 3 и сужающегося канала 12 нижнего переводника 11 (так как жидкость дополнительно проходит через боковые каналы 14 полой втулки 13). После падения давления (определяемого манометром) скважинному оборудованию придают дополнительное продольное перемещение вниз. При этом зубки 8, зафиксированные на рабочей поверхности 9 лап 7, производят расширение скважины на всем необходимом интервале. В процессе расширения буровой раствор, находящийся в камере 5, проходит через отверстия 18 или втулки 19 в полость 25 (см. фиг.1), образованную между поршнем 4 и корпусом 1 и через отверстия 26, выполненные в корпусе 1, через которые проходят тяги 6, выходит наружу. В результате чего происходит дополнительная промывка наклонных пазов 2 и рабочей поверхности 9 лап 7 с зубками 8, выносится шлам из застойных зон корпуса 1 расширителя, а зубки 8 получают дополнительное охлаждение, что существенно влияет на их долговечность. Наличие уплотнений 17 (см. фиг.2) в месте соединения тяг 6 с поршнем 4 (см. фиг.1) предотвращает размыв в этом месте. Втулки 19 (см. фиг.3), запрессованные в отверстия 18 поршня 4 (см. фиг.1) для предотвращения абразивного износа при работе на утяжеленном буровом растворе, выполнены из износостойкого материала. Кроме того, внутренняя полость 20 (см. фиг.3) втулки 19 выполнена в виде эжектора, что позволяет уменьшить скорость струи бурового раствора, выходящего из втулки 19, тем самым предотвратить размыв стенки корпуса 1 (см. фиг.1) в полости 25.

По завершении работы продольную подачу, вращение скважинного оборудования и подачу жидкости через него прекращают. В результате под действием пружины 24 шток 3 с поршнем 4, тягами 6 и лапами 7 перемещаются вниз. В результате расширитель скважин возвращается в исходное (транспортное) положение и извлекается из скважины.

Применение предлагаемой конструкции расширителя скважин позволяет значительно увеличить ресурс работы расширителя в целом, а также позволяет работать на утяжеленном буровом растворе без размыва его элементов и без зашламовывания закрытых участков расширителя.