RU125617U1 - Калибратор скважины - Google Patents

Abstract

1. Калибратор скважины, содержащий полый цилиндрический корпус с присоединительными резьбами для соединения с элементами компоновки низа бурильной колонны, на его корпусе выполнены не менее чем три спиральные лопасти, рабочая поверхность которых армирована, высота лопастей сверху и снизу увеличивается к их центральной части, отличающийся тем, что у каждой лопасти две рабочие поверхности, боковая и наружная, причем ширина лопастей уменьшается к их краям в сторону боковой рабочей поверхности лопасти.2. Калибратор скважины по п.1, отличающийся тем, что боковые рабочие поверхности лопастей армированы наплавкой твердым сплавом.3. Калибратор скважины по п.2, отличающийся тем, что наплавка боковых рабочих поверхностей лопастей выполнена крошкой из карбида вольфрама с латунным припоем.4. Калибратор скважины по п.1, отличающийся тем, что наружные рабочие поверхности лопастей армированы породоразрушающими вставками.5. Калибратор скважины по п.4, отличающийся тем, что породоразрушающие вставки на наружных рабочих поверхностях лопастей установлены в несколько рядов, причем ряды смещены относительно друг друга вдоль оси калибратора скважины так, чтобы перекрыть зазор между породоразрушающими вставками в соседнем ряду.6. Калибратор скважины по п.4, отличающийся тем, что расстояние между породоразрушающими вставками меньше или равно их диаметру.7. Калибратор скважины по п.4, отличающийся тем, что по краям лопастей породоразрушающие вставки расположены в один ряд, а выступающие ребра края лопасти армированы наплавкой твердым сплавом.8. Калибратор скважины по п.7, отличающийся тем, что наплавка ребер краев лопастей выполнен

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.

Известен калибратор по патенту РФ на изобретение №2421591. 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 более качественной очистки забоя от шлама и предотвращения образования сальников над верхним торцом лопастей. Лопастный калибратор содержит полый корпус с лопастями, наружная поверхность которых армирована породоразрушающими элементами, и промывочные пазы, выполненные между лопастями. Особенностью устройства является то, что он снабжен направляющими лопатками, закрепленными в промывочных пазах с возможностью поворота, причем наружная поверхность лопаток расположена относительно оси корпуса на меньшем радиусе по сравнению с радиусом наружной поверхности лопастей. При этом боковые стенки направляющих лопаток имеют каплевидную форму, а промывочные пазы выполнены с вогнутыми боковыми стенками в виде части спирали Архимеда. Наружная поверхность направляющих лопастей выполнена с продольными пазами, выходные части которых расположены под расходящимися углами одна к другой. Недостатком калибратора является сложность конструкции, а также сужение промывочных пазов на его наружной поверхности, что снижает эффективность промывки забоя.

Известен калибратор скважины по патенту РФ на изобретение №2307229. Изобретение относится к инструментам для бурения скважин и ремонта обсадных колонн и найдет применение при калибровке и очистке скважин. Обеспечивает упрощение конструкции, повышение надежности и качества работы калибратора скважины. Калибратор включает корпус с проходным каналом и концевыми резьбами, калибрующие узлы в виде вращающихся вокруг оси на подшипниках шарошек с твердосплавными зубками, прикрепленными к корпусу но его периметру. Корпус выполнен в виде верхней и нижней частей, соединенных жестко между собой осью, расположенной под углом, которая снабжена центральным каналом, сообщающимся с проходным каналом верхней и нижней частей корпуса, и опорным выступом в средней части. Снизу опорного выступа установлена нижняя шарошка, а сверху - верхняя шарошка с возможностью ограниченного осевого перемещения. Шарошки выполнены в виде усеченных сегментов сферы, а их образующий диаметр по зубкам при перемещении вверх по оси верхней шарошки равен внутреннему диаметру калибруемой скважины. Недостатком калибратора скважины является сложность конструкции, а также высокое гидравлическое сопротивление, что снижает эффективность промывки забоя.

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.

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.

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.

Известен лопастной калибратор но 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.

Задачами создания полезной модели являются: улучшение выноса выбуренной породы а также снижение износа рабочей поверхности лопастей калибратора.

Решение указанных задач достигнуто за счет того, что калибратор скважины содержит полый цилиндрический корпус с присоединительными резьбами для соединения с элементами компоновки низа бурильной колонны, на его корпусе выполнены не менее чем три спиральные лопасти рабочая поверхность которых армирована, высота лопастей сверху и снизу увеличивается к их центральной части, у каждой лопасти две рабочие поверхности боковая и наружная, причем ширина лопастей уменьшается к их краям в сторону боковой рабочей поверхности лопасти. Боковые рабочие поверхности лопастей армированы наплавкой твердым сплавом. Наплавка боковых рабочих поверхностей лопастей выполнена крошкой из карбида вольфрама с латунным припоем. Наружные рабочие поверхности лопастей армированы породоразрушающими вставками. Породоразрушающие вставки на наружных рабочих поверхностях лопастей установлены в несколько рядов, причем ряды смещены относительно друг друга вдоль оси калибратора скважины 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 краев лопастей выполнена крошкой из карбида вольфрама с латунным припоем. Породоразрушающие вставки выполнены в виде цилиндров из карбида вольфрама. Породоразрушающие вставки запрессованы в лопасти. Породоразрушающие вставки припаяны.

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 скважины применяются недефицитные материалы и известные технологии.

Сущность полезной модели поясняется на фиг.1…5, где:

на фиг.1 приведен калибратор скважины

на фиг.2 приведен поперечный разрез А-А

на фиг.3 приведен поперечный разрез Б-Б

на фиг.4 приведен вид В

на фиг.5 приведен вид Г

Калибратор скважины 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 его корпусе выполнены не менее чем три спиральные лопасти 4 рабочая поверхность которых армирована, высота лопастей "h" сверху и снизу увеличивается к их центральной части, у каждой лопасти две рабочие поверхности боковая 5 и наружная 6, причем ширина лопастей "b" уменьшается к их краям в сторону боковой рабочей поверхности 5 лопасти 4. Боковые рабочие поверхности 5 лопастей 4 армированы наплавкой твердым сплавом 7. Наплавка боковых рабочих поверхностей 5 лопастей 4 выполнена крошкой из карбида вольфрама с латунным припоем. Наружные рабочие поверхности 6 лопастей 4 армированы породоразрушающими вставками 8. Породоразрушающие вставки 8 на наружных рабочих поверхностях 6 лопастей 4 установлены в несколько рядов, причем ряды смещены относительно друг друга вдоль оси калибратора скважины на величину "m" так, чтобы перекрыть зазор "δ" между породоразрушающими вставками 8 в соседнем ряду. Расстояние между породоразрушающими вставками "δ" меньше или равно их диаметру "d". По краям лопастей 4 породоразрушающие вставки 8 расположены в один ряд, а выступающие ребра 9 края лопасти 4 армированы наплавкой твердым сплавом 10. Наплавка ребер краев лопастей 4 выполнена крошкой из карбида вольфрама с латунным припоем. Породоразрушающие вставки 8 выполнены в виде цилиндров из карбида вольфрама. Породоразрушающие вставки 8 могут быть запрессованы в лопасти 4. Породоразрушающие вставки 8 могут быть припаяны.

Калибратор скважины работает следующим образом. Калибратор скважины устанавливается выше породоразрушающего инструмента и соединяется с элементами компоновки низа бурильной колонны резьбами 2 и 3. В центре корпуса 1 проходит центральный канал 11 для подачи промывочной жидкости на забой. После промывки забоя, промывочная жидкость с частицами выбуренной породы проходит между спиральными 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. При вращении калибратора на боковой рабочей поверхности 5 спиральных лопастей 4 создается осевое усилие направленное вверх, что позволяет значительно повысить эффективность выноса выбуренной породы. Для защиты лопастей 4 от износа их боковые рабочие поверхности 5 армированы наплавкой твердым сплавом 7. Наплавка боковых рабочих поверхностей 5 лопастей 4 выполнена крошкой из карбида вольфрама с латунным припоем. Наружные рабочие поверхности 6 лопастей 4 армированы породоразрушающими вставками 8. Породоразрушающие вставки 8 на наружных рабочих поверхностях 6 лопастей 4 установлены в несколько рядов, причем ряды смещены относительно друг друга вдоль оси калибратора скважины на величину "m" так, чтобы перекрыть зазор "δ" между породоразрушающими вставками 8 в соседнем ряду. Расстояние между породоразрушающими вставками "δ" меньше или равно их диаметру "d". При вращении такое расположение породоразрушающих вставок 8 защищает лопасти 4 по всей длине. По краям лопастей 4 породоразрушающие вставки 8 расположены в один ряд, а выступающие ребра 9 края лопасти 4 армированы наплавкой твердым сплавом 10, который защищает при вращении калибратора скважины промежутки между породоразрушающими вставками 8 от абразивного износа. Применение армирования лопастей 4 породоразрушающими вставками 8 и наплавкой твердым сплавом 10 значительно снижает износ рабочей поверхности лопастей калибратора скважины 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 скважины калибрует скважину по диаметру во время ее бурения, стабилизирует траекторию, центрирует и улучшает условия работы породоразрушающего инструмента повышая качество проходки.

Применение полезной модели позволило:

Улучшить вынос выбуренной породы.

Улучшить центровку калибратора в скважине.

Снизить износ рабочей поверхности лопастей калибратора.

Снизить время бурения скважины.

Снизить стоимость проводки скважины.

Снизить расход породоразрушающего инструмента.

Увеличить жесткость компоновки в нижней части колонны бурильных труб.

Предохранить ствол скважины от искривления и резких перегибов.

Claims (11)

1. Калибратор скважины, содержащий полый цилиндрический корпус с присоединительными резьбами для соединения с элементами компоновки низа бурильной колонны, на его корпусе выполнены не менее чем три спиральные лопасти, рабочая поверхность которых армирована, высота лопастей сверху и снизу увеличивается к их центральной части, отличающийся тем, что у каждой лопасти две рабочие поверхности, боковая и наружная, причем ширина лопастей уменьшается к их краям в сторону боковой рабочей поверхности лопасти.

2. Калибратор скважины по п.1, отличающийся тем, что боковые рабочие поверхности лопастей армированы наплавкой твердым сплавом.

3. Калибратор скважины по п.2, отличающийся тем, что наплавка боковых рабочих поверхностей лопастей выполнена крошкой из карбида вольфрама с латунным припоем.

4. Калибратор скважины по п.1, отличающийся тем, что наружные рабочие поверхности лопастей армированы породоразрушающими вставками.

5. Калибратор скважины по п.4, отличающийся тем, что породоразрушающие вставки на наружных рабочих поверхностях лопастей установлены в несколько рядов, причем ряды смещены относительно друг друга вдоль оси калибратора скважины так, чтобы перекрыть зазор между породоразрушающими вставками в соседнем ряду.

6. Калибратор скважины по п.4, отличающийся тем, что расстояние между породоразрушающими вставками меньше или равно их диаметру.

7. Калибратор скважины по п.4, отличающийся тем, что по краям лопастей породоразрушающие вставки расположены в один ряд, а выступающие ребра края лопасти армированы наплавкой твердым сплавом.

8. Калибратор скважины по п.7, отличающийся тем, что наплавка ребер краев лопастей выполнена крошкой из карбида вольфрама с латунным припоем.

9. Калибратор скважины по п.4, отличающийся тем, что породоразрушающие вставки выполнены в виде цилиндров из карбида вольфрама.

10. Калибратор скважины по п.4, отличающийся тем, что породоразрушающие вставки запрессованы в лопасти.

11. Калибратор скважины по п.4, отличающийся тем, что породоразрушающие вставки припаяны.

Images