RU125614U1

RU125614U1 - VALVE CALIBRATOR

Info

Publication number: RU125614U1
Application number: RU2012139763/03U
Authority: RU
Inventors: Дмитрий Игоревич Сафонов; Сергей Евгеньевич Варламов; Николай Николаевич Атрощенко
Original assignee: Дмитрий Игоревич Сафонов; Сергей Евгеньевич Варламов; Николай Николаевич Атрощенко
Priority date: 2012-09-17
Filing date: 2012-09-17
Publication date: 2013-03-10

Abstract

1. Калибратор лопастной, содержащий полый цилиндрический корпус с присоединительными резьбами для соединения с элементами компоновки низа бурильной колонны, на корпусе выполнены лопасти, рабочая поверхность которых армирована породоразрушающими вставками, высота лопастей сверху и снизу увеличивается к их центральной части, отличающийся тем, что ширина лопастей уменьшается к их краям.2. Калибратор лопастной по п.1, отличающийся тем, что породоразрушающие вставки на рабочей поверхности лопастей установлены в несколько рядов, причем ряды смещены относительно друг друга вдоль оси калибратора так, чтобы перекрыть зазор между породоразрушающими вставками в соседнем ряду.3. Калибратор лопастной по п.1, отличающийся тем, что расстояние между породоразрушающими вставками меньше или равно их диаметру.4. Калибратор лопастной по п.1, отличающийся тем, что по краям лопастей породоразрушающие вставки расположены в один ряд, а выступающие ребра края лопасти армированы наплавкой твердым сплавом.5. Калибратор лопастной по п.4, отличающийся тем, что наплавка ребер края лопасти выполнена крошкой из карбида вольфрама с латунным припоем.6. Калибратор лопастной по п.1, отличающийся тем, что породоразрушающие вставки выполнены в виде цилиндров из карбида вольфрама.7. Калибратор лопастной по п.1, отличающийся тем, что породоразрушающие вставки запрессованы в лопасти.8. Калибратор лопастной по п.1, отличающийся тем, что породоразрушающие вставки припаяны.1. Vane calibrator containing a hollow cylindrical body with connecting threads for connection with the bottom of the drill string assembly elements, blades are made on the body, the working surface of which is reinforced with rock cutting inserts, the height of the blades above and below increases to their central part, characterized in that the width of the blades decreases to their edges. 2. The blade calibrator according to claim 1, characterized in that the rock cutting inserts on the working surface of the blades are installed in several rows, and the rows are offset relative to each other along the axis of the calibrator so as to overlap the gap between the rock cutting inserts in the adjacent row. The blade calibrator according to claim 1, characterized in that the distance between the rock cutting inserts is less than or equal to their diameter. The blade calibrator according to claim 1, characterized in that the rock-cutting inserts are arranged in one row along the edges of the blades, and the protruding ribs of the edge of the blade are reinforced with hard alloy hardfacing. 6. The blade calibrator according to claim 4, characterized in that the surfacing of the edges of the blade edges is made of tungsten carbide chips with brass solder. The paddle calibrator according to claim 1, characterized in that the rock cutting inserts are made in the form of tungsten carbide cylinders. 8. The blade calibrator according to claim 1, characterized in that the rock cutting inserts are pressed into the blades. The blade calibrator according to claim 1, characterized in that the rock cutting inserts are soldered.

Description

Полезная модель относится к буровой технике, а именно к устройствам, предназначенным для сохранения диаметра скважин в процессе износа породоразрушающего инструмента, а также его центровки в скважине и стабилизации траектории бурения.The utility model relates to drilling equipment, and in particular to devices designed to preserve the diameter of the wells during wear of the rock cutting tool, as well as its alignment in the well and stabilization of the drilling path.

Известен лопастной калибратор по патенту РФ на изобретение №2436928. Изобретение относится к буровой технике, а именно к устройствам, предназначенным для сохранения диаметра скважин в процессе всего времени работы породоразрушающего инструмента, преимущественно при очистке забоя скважины аэрированной жидкостью. Технический результат - повышение эффективности работы калибратора за счет улучшения работы его очистной системы. Лопастной калибратор содержит полый корпус, наружная поверхность которого армирована породоразрушающими элементами и выполнена с очистными пазами. Особенностью калибратора является то, что очистные пазы в продольном сечении выполнены со ступенчатой поверхностью, причем длина ступеней паза увеличивается в сторону движения очистного агента. При этом ступенчатая часть сопла выполнена в виде отдельной детали. Острые кромки ступенчатой части очистного паза выполнены из твердого сплава или армированы износостойким материалом. Недостатком лопастного калибратора является низкая эффективность очистки лопастей калибратора от выбуренной породы.Known blade calibrator according to the patent of the Russian Federation for the invention No. 2436928. The invention relates to drilling equipment, and in particular to devices designed to preserve the diameter of the wells during the entire operation time of the rock cutting tool, mainly when cleaning the bottom of the well with aerated fluid. The technical result is an increase in the efficiency of the calibrator by improving the operation of its treatment system. The paddle calibrator contains a hollow body, the outer surface of which is reinforced with rock cutting elements and made with cleaning grooves. A feature of the calibrator is that the cleaning grooves in the longitudinal section are made with a stepped surface, and the length of the groove steps increases in the direction of movement of the cleaning agent. In this case, the stepped part of the nozzle is made in the form of a separate part. The sharp edges of the stepped part of the cleaning groove are made of hard alloy or reinforced with wear-resistant material. The disadvantage of a blade calibrator is the low efficiency of cleaning the calibrator blades from cuttings.

Известен лопастной калибратор по патенту РФ на изобретение №2425949 Изобретение относится к буровым устройствам, предназначенным для сохранения диаметра скважин в процессе всего времени работы породоразрушающего инструмента. Технический результат - повышение эффективности работы лопастного калибратора за счет измельчения шлама и повышения скорости удаления разрушенного шлама в зоне его очистной системы. Лопастной калибратор содержит полый корпус, наружная поверхность которого армирована породоразрушающими элементами и выполнена с очистными пазами. Особенностью калибратора является то, что очистные пазы в продольном сечении выполнены в виде части сопла Лаваля со ступенчатой рабочей поверхностью, причем длина ступеней паза увеличивается в сторону движения очистного агента. При этом ступенчатая часть сопла выполнена в виде съемной детали и имеет в поперечном сечении форму «ласточкина хвоста», а корпус выполнен с пазом ответной формы. Острые кромки ступенчатой части сопла выполнены из твердого сплава или армированы износостойким материалом. Недостатком лопастного калибратора является сужение проходного сечения между лопастями калибратора, что снижает эффективность очистки забоя от выбуренной породы.Known paddle calibrator according to the patent of the Russian Federation for invention No. 2425949 The invention relates to drilling devices designed to preserve the diameter of the wells during the entire operating time of the rock cutting tool. The technical result is an increase in the efficiency of the blade calibrator by grinding the sludge and increasing the speed of removal of the destroyed sludge in the area of its treatment system. The paddle calibrator contains a hollow body, the outer surface of which is reinforced with rock cutting elements and made with cleaning grooves. A feature of the calibrator is that the cleaning grooves in longitudinal section are made in the form of a part of a Laval nozzle with a stepped working surface, and the length of the groove steps increases in the direction of movement of the cleaning agent. In this case, the stepped part of the nozzle is made in the form of a removable part and has a dovetail shape in cross section, and the body is made with a groove of a reciprocal shape. The sharp edges of the stepped part of the nozzle are made of hard alloy or reinforced with wear-resistant material. The disadvantage of a blade calibrator is the narrowing of the bore between the blades of the calibrator, which reduces the efficiency of cleaning the bottom of the cuttings.

Известен калибратор лопастной по патенту РФ на изобретение №2345209 Изобретение относится к области бурения. Оно может быть использовано для калибровки стенок ствола буровой или газовой скважины. Техническим результатом изобретения является повышение работоспособности, расширение диапазона использования, повышение качества калибровки и увеличение скорости проходки. Калибратор лопастной состоит из цельнофрезерованного корпуса с присоединительными замковыми резьбами и рабочего узла, включающего четыре лопасти и шламоотводящие вырезы между лопастями. В лопостях закреплены твердосплавные элементы. Корпус выполнен цельнофрезерованным совместно с лопастями. Вдоль лопастей имеются пазы в форме ласточкина хвоста. В них закреплен с натягом, но с возможностью возвратно-поступательного перемещения при закреплении в пазах набор профилированных пружинящих сегментов, имеющих трапецеидальную форму в поперечном сечении. Боковые стороны сегментов имеют фигурные сквозные отверстия, выполненные симметрично по обе стороны от основания трапеции. Верхняя часть сегмента имеет V-образные конические пазы. В сегменте установлены не менее трех твердосплавных элементов в форме кругового цилиндра. Формообразующими фигурное сквозное отверстие в сегменте являются: основание трапеции и дугообразные выемки, имеющие разные радиусы окружности. Твердосплавные элементы установлены на основании трапеции в сегменте и плотно охвачены дугообразными выемками в фигурном отверстии, закреплены в сегментах и в пазах лопастей до рабочей поверхности лопасти припоем. Рабочая поверхность лопастей дополнительно к твердосплавным элементам имеет антифрикционное покрытие, выполненное заподлицо с твердосплавными элементами. Недостатком калибратора лопастного является недостаточно эффективный вынос выбуренной породы, который ограничивают выступающие лопасти.Known calibrator paddle according to the patent of the Russian Federation for the invention No. 2345209 The invention relates to the field of drilling. It can be used to calibrate the borehole walls of a borehole or gas well. The technical result of the invention is to increase efficiency, expand the range of use, improve the quality of calibration and increase the speed of penetration. The blade calibrator consists of a whole-milled body with connecting lock threads and a working unit that includes four blades and sludge-venting cutouts between the blades. Carbide elements are fixed in the blades. The body is made integrally milled together with the blades. There are dovetail-shaped grooves along the blades. A set of profiled spring segments having a trapezoidal cross-sectional shape is fixed with an interference fit, but with the possibility of reciprocating movement when securing in the grooves. The sides of the segments have curly through holes made symmetrically on both sides of the base of the trapezoid. The upper part of the segment has V-shaped conical grooves. At least three carbide elements in the form of a circular cylinder are installed in the segment. The shape-forming figured through hole in the segment are: the base of the trapezoid and arched recesses having different circle radii. Carbide elements are installed on the basis of the trapezoid in the segment and are tightly covered by arcuate recesses in the figured hole, fixed in segments and in the grooves of the blades to the working surface of the blade with solder. The working surface of the blades, in addition to the carbide elements, has an antifriction coating flush with the carbide elements. The disadvantage of the blade calibrator is the insufficiently effective removal of the cuttings, which is limited by the protruding blades.

Известен лопастной калибратор по патенту РФ на изобретение №1837649 (прототип). Лопастной калибратор содержит корпус и жестко закрепленные на корпусе спиральные лопасти, рабочие поверхности которых армированы износостойкими вставками, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей калибратора за счет его использования для уплотнения и продавливания фильтрационной глинистой корки в пустоты проницаемых пород, слагающих стенки скважины, рабочая поверхность по крайней мере одной из лопастей скошена в направлении вращения калибратора. Скос рабочей поверхности лопасти калибратора выполнен выпуклым по дуге окружности, радиус которой равен радиусу калибратора. Недостатком лопастного калибратора является недостаточно эффективный вынос выбуренной породы, который ограничивают выступающие лопасти, а также быстрый износ лопастей калибратора.Known blade calibrator according to the patent of the Russian Federation for the invention No. 1837649 (prototype). The blade calibrator contains a housing and spiral blades rigidly fixed to the housing, the working surfaces of which are reinforced with wear-resistant inserts, characterized in that, in order to expand the functionality of the calibrator due to its use for sealing and forcing the filter cake into the voids of permeable rocks composing the walls of the well, the working surface of at least one of the blades is beveled in the direction of rotation of the calibrator. The slope of the working surface of the calibrator blade is made convex along an arc of a circle whose radius is equal to the radius of the calibrator. The disadvantage of a blade calibrator is the insufficiently effective removal of the cuttings, which is limited by the protruding blades, as well as the rapid wear of the calibrator blades.

Задачами создания полезной модели являются: улучшение выноса выбуренной породы а также снижение износа рабочей поверхности лопастей калибратора.The tasks of creating a utility model are: improving the removal of cuttings and reducing wear on the working surface of the calibrator blades.

Решение указанных задач достигнуто за счет того, что калибратор лопастной содержит полый цилиндрический корпус с присоединительными резьбами для соединения с элементами компоновки низа бурильной колонны, на корпусе выполнены лопасти рабочая поверхность которых армирована породоразрушающими вставками, высота лопастей с верху и с низу увеличивается к их центральной части отличающийся тем, что ширина лопастей уменьшается к их краям. Породоразрушающие вставки на рабочей поверхности лопастей установлены в несколько рядов причем ряды смещены относительно друг друга вдоль оси калибратора так, чтобы перекрыть зазор между породоразрушающими вставками в соседнем ряду. Расстояние между породоразрушающими вставками меньше или равно их диаметру. По краям лопастей породоразрушающие вставки расположены в один ряд, а выступающие ребра края лопасти армированы наплавкой твердым сплавом. Наплавка ребер края лопасти выполнена крошкой из карбида вольфрама с латунным припоем. Породоразрушающие вставки выполнены в виде цилиндров из карбида вольфрама. Породоразрушающие вставки могут быть запрессованы в лопасти. Породоразрушающие вставки могут быть припаяны.The solution of these problems was achieved due to the fact that the blade calibrator contains a hollow cylindrical body with connecting threads for connecting to the bottom of the drill string, blades are made on the body, the working surface of which is reinforced with rock cutting inserts, the height of the blades from the top and bottom increases to their central part characterized in that the width of the blades decreases to their edges. The rock-breaking inserts on the working surface of the blades are installed in several rows, and the rows are offset relative to each other along the axis of the calibrator so as to cover the gap between the rock-breaking inserts in the adjacent row. The distance between the rock cutting inserts is less than or equal to their diameter. At the edges of the blades, the rock cutting inserts are arranged in one row, and the protruding ribs of the edge of the blade are reinforced with hard alloy surfacing. The surfacing of the edges of the blade edge is made of tungsten carbide chips with brass solder. The rock-breaking inserts are made in the form of tungsten carbide cylinders. Rock-breaking inserts can be pressed into the blades. Rock-breaking inserts can be soldered.

Предложенное техническое решение обладает новизной и промышленной применимостью, т.е. всеми критериями полезной модели. Новизна технического решения подтверждается проведенными патентными исследованиями. Промышленная применимость обусловлена тем, что при изготовлении калибратора лопастного применяются недефицитные материалы и известные технологии.The proposed technical solution has novelty and industrial applicability, i.e. all the criteria of a utility model. The novelty of the technical solution is confirmed by patent research. Industrial applicability is due to the fact that non-deficient materials and well-known technologies are used in the manufacture of a blade calibrator.

Сущность полезной модели поясняется на фиг.1…5, где:The essence of the utility model is illustrated in figure 1 ... 5, where:

на фиг.1 приведен калибратор лопастнойfigure 1 shows the calibrator blade

на фиг.2 приведен продольный разрез калибратора лопастногоfigure 2 shows a longitudinal section of a calibrator blade

на фиг.3 приведен поперечный разрез А-Аfigure 3 shows a cross section aa

на фиг.4 приведен поперечный разрез Б-Бfigure 4 shows a cross section bb

на фиг.5 приведен вид Вfigure 5 shows a view In

Калибратор лопастной состоит из полого цилиндрического корпуса 1 с присоединительными резьбами 2 и 3 для соединения с элементами компоновки низа бурильной колонны (на фигурах не показаны), на корпусе выполнены лопасти 4 рабочая поверхность которых 5 армирована породоразрушагащими вставками 6, высота лопастей "h" с верху и с низу увеличивается к их центральной части, а ширина лопастей "b" уменьшается к их краям. Породоразрушающие вставки 6 на рабочей поверхности лопастей 5 установлены в несколько рядов причем ряды смещены относительно друг друга вдоль оси калибратора на величину "m" так, чтобы перекрыть зазор "δ" между породоразрушающими вставками в соседнем ряду. Расстояние "δ" между породоразрушающими вставками меньше или равно их диаметру "d". По краям лопастей 4 породоразрушающие вставки 6 расположены в один ряд, а выступающие ребра 7 края лопастей 4 армированы наплавкой твердым сплавом 8. Наплавка ребер 7 края лопасти 4 выполнена крошкой из карбида вольфрама с латунным припоем. Породоразрушающие вставки 6 выполнены в виде цилиндров из карбида вольфрама. Породоразрушающие вставки 6 могут быть запрессованы в лопасти 4. Породоразрушающие вставки 6 могут быть припаяны.The blade calibrator consists of a hollow cylindrical body 1 with connecting threads 2 and 3 for connecting to the bottom of the drill string (not shown in the figures), the blades are made on the body 4, the working surface of which 5 is reinforced by rock cutting inserts 6, the height of the blades is “h" from the top and from the bottom increases to their central part, and the width of the blades "b" decreases to their edges. The rock-breaking inserts 6 on the working surface of the blades 5 are installed in several rows, and the rows are offset relative to each other along the axis of the calibrator by the value "m" so as to cover the gap "δ" between the rock-breaking inserts in the adjacent row. The distance "δ" between the rock cutting inserts is less than or equal to their diameter "d". Along the edges of the blades 4, the rock cutting inserts 6 are arranged in a row, and the protruding ribs 7 of the edge of the blades 4 are reinforced with hard alloy 8. The surfacing of the ribs 7 of the edge of the blade 4 is made of tungsten carbide crumb with brass solder. The rock-breaking inserts 6 are made in the form of tungsten carbide cylinders. The rock-breaking inserts 6 can be pressed into the blades 4. The rock-breaking inserts 6 can be soldered.

Калибратор лопастной работает следующим образом. Калибратор лопастной устанавливается выше породоразрушающего инструмента и соединяется с элементами компоновки низа бурильной колонны резьбами 2 и 3. В центре корпуса 1 проходит центральный канал 9 для подачи промывочной жидкости на забой. После промывки забоя, промывочная жидкость с частицами выбуренной породы проходит между лопастями 4 калибратора. Так как ширина лопастей "b" уменьшается к их краям выбуренная порода не застревает перед лопастями 4 и с потоком промывочной жидкости поднимается на поверхность, что позволяет повысить эффективность выноса выбуренной породы. Для защиты лопастей 4 от износа их рабочая поверхность 5 армирована породоразрушающими вставками 6, которые установлены в несколько рядов причем ряды смещены относительно друг друга вдоль оси калибратора на величину "m" так, чтобы перекрыть зазор "δ" между породоразрушающими вставками в соседнем ряду. Расстояние "δ" между породоразрушающими вставками меньше или равно их диаметру "d". При вращении такое расположение породоразрушающих вставок 6 защищает лопасти 4 по всей длине. По краям лопастей 4 породоразрушающие вставки 6 расположены в один ряд, а выступающие ребра 7 края лопастей 4 армированы наплавкой твердым сплавом 8, который защищает при вращении калибратора лопастного промежутки между породоразрушающими вставками 6 от абразивного износа. Применение армирования лопастей 4 породоразрушающими вставками 6 и наплавкой твердым сплавом 8 значительно снижает износ рабочей поверхности лопастей калибратора и повышает его долговечность. В процессе бурения происходит износ породоразрушающего инструмента, при этом диаметр скважины уменьшается, что приводит к необходимости прорабатывать участок скважины с уменьшенным диаметром новым долотом. Повторное бурение увеличивает срок проведения скважины, увеличивает ее стоимость и расход породоразрушающего инструмента. Калибратор лопастной калибрует скважину по диаметру во время ее бурения, стабилизирует траекторию, центрирует и улучшает условия работы породоразрушающего инструмента повышая качество проходки.The blade calibrator operates as follows. The blade calibrator is installed above the rock cutting tool and connected to the bottom of the drill string by threads 2 and 3. In the center of the housing 1, a central channel 9 passes for supplying flushing fluid to the bottom. After flushing the face, flushing fluid with particles of cuttings passes between the blades 4 of the calibrator. Since the width of the blades "b" decreases to their edges, the cuttings do not get stuck in front of the blades 4 and rises to the surface with a flow of washing liquid, which improves the efficiency of removal of the cuttings. To protect the blades 4 from wear, their working surface 5 is reinforced with rock cutting inserts 6, which are installed in several rows, and the rows are displaced relative to each other along the calibrator axis by the value "m" so as to overlap the gap "δ" between the rock cutting inserts in the adjacent row. The distance "δ" between the rock cutting inserts is less than or equal to their diameter "d". During rotation, this arrangement of rock-cutting inserts 6 protects the blades 4 along the entire length. At the edges of the blades 4, the rock cutting inserts 6 are arranged in one row, and the protruding ribs 7 of the edge of the blades 4 are reinforced with hard alloy 8, which protects the gaps between the rock cutting inserts 6 from abrasive wear when the calibrator rotates. The use of reinforcing the blades 4 with rock cutting inserts 6 and hardfacing 8 significantly reduces the wear of the working surface of the blades of the calibrator and increases its durability. During drilling, the rock-cutting tool is worn out, while the diameter of the well decreases, which leads to the need to develop a section of the well with a reduced diameter with a new bit. Re-drilling increases the duration of the well, increases its cost and consumption of rock cutting tools. The paddle calibrator calibrates the diameter of the well during its drilling, stabilizes the trajectory, centers and improves the working conditions of the rock cutting tool increasing the quality of penetration.

Применение полезной модели позволило:Application of the utility model allowed:

Улучшить вынос выбуренной породыImprove the removal of cuttings

Снизить износ рабочей поверхности лопастей калибратора.Reduce wear on the working surface of the calibrator blades.

Снизить время бурения скважиныReduce well drilling time

Снизить стоимость проводки скважиныReduce the cost of well drilling

Снизить расход породоразрушающего инструментаReduce rock cutting tool consumption

Увеличить жесткость компоновки в нижней части колонны бурильных трубIncrease the rigidity of the layout at the bottom of the drill string

Предохранить ствол скважины от искривления, резких перегибовProtect the borehole from bending, sharp bends

Claims

1. Калибратор лопастной, содержащий полый цилиндрический корпус с присоединительными резьбами для соединения с элементами компоновки низа бурильной колонны, на корпусе выполнены лопасти, рабочая поверхность которых армирована породоразрушающими вставками, высота лопастей сверху и снизу увеличивается к их центральной части, отличающийся тем, что ширина лопастей уменьшается к их краям.1. Vane calibrator containing a hollow cylindrical body with connecting threads for connection with the bottom of the drill string assembly elements, blades are made on the body, the working surface of which is reinforced with rock cutting inserts, the height of the blades above and below increases to their central part, characterized in that the width of the blades reduced to their edges.

2. Калибратор лопастной по п.1, отличающийся тем, что породоразрушающие вставки на рабочей поверхности лопастей установлены в несколько рядов, причем ряды смещены относительно друг друга вдоль оси калибратора так, чтобы перекрыть зазор между породоразрушающими вставками в соседнем ряду.2. The blade calibrator according to claim 1, characterized in that the rock cutting inserts on the working surface of the blades are installed in several rows, and the rows are offset relative to each other along the axis of the calibrator so as to cover the gap between the rock cutting inserts in the adjacent row.

3. Калибратор лопастной по п.1, отличающийся тем, что расстояние между породоразрушающими вставками меньше или равно их диаметру.3. The blade calibrator according to claim 1, characterized in that the distance between the rock cutting inserts is less than or equal to their diameter.

4. Калибратор лопастной по п.1, отличающийся тем, что по краям лопастей породоразрушающие вставки расположены в один ряд, а выступающие ребра края лопасти армированы наплавкой твердым сплавом.4. The blade calibrator according to claim 1, characterized in that at the edges of the blades the rock cutting inserts are arranged in one row, and the protruding ribs of the edge of the blade are reinforced with hard alloy surfacing.

5. Калибратор лопастной по п.4, отличающийся тем, что наплавка ребер края лопасти выполнена крошкой из карбида вольфрама с латунным припоем.5. The blade calibrator according to claim 4, characterized in that the surfacing of the edges of the blade edges is made of tungsten carbide chips with brass solder.

6. Калибратор лопастной по п.1, отличающийся тем, что породоразрушающие вставки выполнены в виде цилиндров из карбида вольфрама.6. The blade calibrator according to claim 1, characterized in that the rock cutting inserts are made in the form of tungsten carbide cylinders.

7. Калибратор лопастной по п.1, отличающийся тем, что породоразрушающие вставки запрессованы в лопасти.7. The blade calibrator according to claim 1, characterized in that the rock cutting inserts are pressed into the blades.

8. Калибратор лопастной по п.1, отличающийся тем, что породоразрушающие вставки припаяны.

8. The blade calibrator according to claim 1, characterized in that the rock cutting inserts are soldered.