RU2719880C1 - Расширитель для одновременного бурения и расширения на обсадной колонне - Google Patents
Расширитель для одновременного бурения и расширения на обсадной колонне Download PDFInfo
- Publication number
- RU2719880C1 RU2719880C1 RU2019140182A RU2019140182A RU2719880C1 RU 2719880 C1 RU2719880 C1 RU 2719880C1 RU 2019140182 A RU2019140182 A RU 2019140182A RU 2019140182 A RU2019140182 A RU 2019140182A RU 2719880 C1 RU2719880 C1 RU 2719880C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- blades
- housing
- piston
- expanding cone
- expander
- Prior art date
Links
- 238000005553 drilling Methods 0.000 title claims abstract description 19
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 claims abstract description 17
- 238000011010 flushing procedure Methods 0.000 claims abstract description 11
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims abstract description 5
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 230000008878 coupling Effects 0.000 abstract 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 abstract 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 abstract 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 7
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 239000004606 Fillers/Extenders Substances 0.000 description 3
- 244000309464 bull Species 0.000 description 3
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 3
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 2
- 230000010349 pulsation Effects 0.000 description 2
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000002028 premature Effects 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 1
- 239000010802 sludge Substances 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B10/00—Drill bits
- E21B10/26—Drill bits with leading portion, i.e. drill bits with a pilot cutter; Drill bits for enlarging the borehole, e.g. reamers
- E21B10/32—Drill bits with leading portion, i.e. drill bits with a pilot cutter; Drill bits for enlarging the borehole, e.g. reamers with expansible cutting tools
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B7/00—Special methods or apparatus for drilling
- E21B7/20—Driving or forcing casings or pipes into boreholes, e.g. sinking; Simultaneously drilling and casing boreholes
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B7/00—Special methods or apparatus for drilling
- E21B7/28—Enlarging drilled holes, e.g. by counterboring
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geology (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Earth Drilling (AREA)
Abstract
Изобретение относится к буровой технике нефтегазодобывающей промышленности, в частности к устройствам для увеличения диаметра скважины в заданном интервале. Расширитель для одновременного бурения и расширения на обсадной колонне состоит из корпуса со сквозными пазами, в которых на осях размещены лопасти, армированные твердым сплавом, подпружиненного поршня с центральным штоком и разжимным конусом на конце, входящим во взаимодействие с лопастями, выполненными с выступом и установленными с возможностью его контакта с поверхностью разжимного конуса. Корпус выполнен заодно с муфтовой нижней резьбой и снабжен промывочными отверстиями, в которые установлены насадки, направленные на твердосплавные резцы лопастей в рабочем положении. Поршень выполнен заодно с разжимным конусом и установлен так, что под действием перепада давления движется вниз относительно корпуса. На наружной поверхности поршня установлено стопорное кольцо, взаимодействующее с внутренней канавкой корпуса в рабочем положении. Лопасти имеют режущий профиль, позволяющий равномерно распределить нагрузку на резцы, и в верхней внутренней части снабжены хвостовиками, взаимодействующими с верхней торцевой поверхностью разжимного конуса и удерживающими лопасти в транспортном положении. Обеспечивается надежность и долговечность конструкции. 3 ил.
Description
Изобретение относится к буровой технике нефтегазодобывающей промышленности, в частности к устройствам для увеличения диаметра скважины в заданном интервале.
Известен расширитель скважин (патент RU № 64255, МПК Е21В 7/20, опубл. 27.06.2007 г., бюл. № 23), включающий полый корпус с внутренним выступом и радиальными отверстиями, в которых установлены выдвижные режущие элементы с твердосплавными зубками на режущей поверхности и с хвостовиками, размещенный в полости корпуса с фиксацией от проворота кольцевой поршень с фиксатором, взаимодействующим в рабочем положении с хвостовиками, боковым отверстием, верхним и нижним упорами на наружной поверхности и средством подсоединения к бурильной колонне, цилиндр, соединенный с корпусом и образующий с кольцевым поршнем гидравлическую камеру, сообщенную его боковым отверстием с полостью корпуса, и устройство для стопорения режущих элементов в нерабочем положении, содержащее дополнительный кольцевой поршень, расположенный ниже боковых отверстий поршня в гидравлической камере расширителя, радиально подпружиненные кольцевые сегменты, расположенные в наружных пазах кольцевого поршня и ответные этим сегментам углубления - в цилиндре, а между дополнительным поршнем и кольцевыми сегментами устройства стопорения режущих элементов, установлен толкатель для вывода указанных сегментов из зацепления с корпусом расширителя. Причем режущие элементы подпружинены внутрь и соединены с корпусом шарнирно, с возможностью их поворота в плоскости, проходящей через продольные геометрические оси корпуса и режущих элементов, а фиксатор выполнен полым с конусной поверхностью внизу, выполненной с возможностью взаимодействия с хвостовиками, и жестко соединенным с кольцевым поршнем, при этом внутренняя полость кольцевого поршня или фиксатора ниже бокового отверстия выполнена сужающейся.
Недостатками данного расширителя являются:
- невозможность работы с долотом при одновременном бурении и расширении скважины, так как отсутствует подача промывочной жидкости на долото;
- недостаточный выход режущих элементов для расширения под обсадную колонну, обусловленный конструкцией расширителя;
- недолговечность инструмента, связанная с ненадежной и многоэлементной конструкцией узла стопора, которая сложна в изготовлении, сборке и приводит к его зашламовыванию;
- отсутствие направленной промывки на рабочую часть лопастей приводит к перегреву режущих элементов и их катастрофическому износу.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является расширитель (патент RU № 2612166, МПК Е21В 7/28, опубл. 02.03.2017 г., бюл. № 8), состоящий из корпуса со сквозными пазами, в которых на осях размещены лопасти, армированные твердым сплавом, подпружиненного поршня с центральным штоком и разжимным конусом на конце, входящим во взаимодействие с лопастями, отличающийся тем, что он дополнительно снабжен кожухом с продольными окнами, выполненными симметрично сквозным пазам корпуса, и связан с ним резьбой, конусная поверхность снабжена кольцевым выступом, обращенным к кольцевой проточке в теле корпуса, и продольными пазами на конусной поверхности, выполненными симметрично продольным окнам кожуха, причем положение конусной поверхности зафиксировано стопором, связанным с центральным штоком, а лопасти выполнены с выступом и установлены с возможностью его торцового контакта с конусной поверхностью в продольных пазах и кожухом в крайнем положении лопастей.
Недостатками данной конструкции расширителя являются:
- невозможность осуществления одновременно бурения с расширением, так как кожух не предназначен для передачи крутящего момента при бурении долотом;
- отсутствие фиксатора лопастей в транспортном положении может привести к преждевременному раскрытию и заклиниванию лопастей при спускоподъемных операциях в процессе наращивания, что приведет к заклиниванию устройства и созданию аварийной ситуации;
- отсутствие фиксатора лопастей в рабочем положении может привести к невозможности получения расширенного ствола необходимого диаметра из-за пульсаций насоса, как следствие, возможно колебание лопастей;
- недолговечность породоразрушающих элементов, связанная с их перегревом из-за отсутствия подачи промывочной жидкости непосредственно в зону породоразрушающих элементов при разрушении породы;
- неоптимальная форма рабочей части лопастей, как следствие, высокий крутящий момент при расширении, износ породоразрушающих элементов.
Технической задачей предлагаемого устройства является создание надежной и долговечной конструкции расширителя для одновременного бурения и расширения на обсадной колонне за счет применения конструкции, позволяющей передавать крутящий момент от долота, фиксации лопастей в транспортном и рабочем положениях, а также обеспечения подачи промывочной жидкости непосредственно в зону породоразрушающих элементов при разрушении породы, позволяющей обеспечить ствол скважины строго необходимого диаметра при одновременном бурении и расширении на обсадной колонне.
Техническая задача решается расширителем для одновременного бурения и расширения на обсадной колонне, состоящим из корпуса со сквозными пазами, в которых на осях размещены лопасти, армированные твердым сплавом, подпружиненного поршня с центральным штоком и разжимным конусом на конце, входящим во взаимодействие с лопастями, выполненными с выступом и установленными с возможностью его контакта с поверхностью разжимного конуса.
Новым является то, что корпус выполнен заодно с муфтовой нижней резьбой и снабжен промывочными отверстиями, в которые установлены насадки, направленные на твердосплавные резцы лопастей в рабочем положении, поршень выполнен заодно с разжимным конусом и установлен так, что под действием перепада давления движется вниз относительно корпуса, на наружной поверхности поршня установлено стопорное кольцо, взаимодействующее с внутренней канавкой корпуса в рабочем положении, лопасти имеют режущий профиль, равномерно распределяющий нагрузку на резцы, и в верхней внутренней части снабжены хвостовиками, взаимодействующими с верхней торцевой поверхностью разжимного конуса и удерживающими лопасти в транспортном положении.
На фиг. 1 показан расширитель в транспортном положении, продольный разрез;
на фиг. 2 – в рабочем положении, продольный разрез;
на фиг. 3 – пример применения расширителя.
Расширитель для одновременного бурения и расширения на обсадной колонне, содержит корпус 1 (фиг. 1) со сквозными пазами 2, в которых на осях 3 размещены лопасти 4. Наружные поверхности лопастей 4 армированы твердосплавными резцами 5. Внутри корпуса 1 расположен подпружиненный пружиной 6 поршень 7 с центральным штоком 8 и разжимным конусом 9, который входит в взаимодействие с выступом 10 (фиг. 2) лопастей 4.
Корпус 1 выполнен заодно с муфтовой нижней резьбой 11 и снабжен промывочными отверстиями 12, в которые установлены насадки 13, направленные на твердосплавные резцы 5 лопастей 4 в рабочем положении. Поршень 7 выполнен заодно с разжимным конусом 9 и установлен так, что под действием перепада давления движется вниз относительно корпуса 1. На наружной поверхности поршня 1 установлено стопорное кольцо 14, взаимодействующее с внутренней канавкой 15 корпуса 1 в рабочем положении. Лопасти 4 имеют режущий профиль 16, позволяющий равномерно распределить нагрузку на резцы 5. Лопасти 4 (фиг. 1) в верхней внутренней части снабжены хвостовиками 17, взаимодействующими с верхней торцевой поверхностью 18 разжимного конуса 9 и удерживающими лопасти 4 в транспортном положении.
Расширитель для одновременного бурения и расширения на обсадной колонне работает следующим образом.
Собирают компоновку – долото 19 (фиг. 3), расширитель, винтовой забойный двигатель 20, затем соединительный узел 21 бурового инструмента (например, пат. RU № 2663856, МПК Е21В 7/20, Е21В 7/28, опубл. 10.08.2018 г., бюл. № 22), который в свою очередь уже соединяется с обсадной колонной 22. В такой последовательности компоновку спускают в скважину для одновременного бурения и расширения.
Благодаря тому, что лопасти 4 в верхней внутренней части снабжены хвостовиками 17, взаимодействующими с верхней торцевой поверхностью 18 разжимного конуса 9 поршня 7, который подпружинен пружиной 6 вверх относительно корпуса 1, лопасти 4 удерживаются в транспортном положении в процессе спуска компоновки. Таким образом лопасти 4 в процессе спуска находятся в утопленном положении в пазах корпуса 1 и не препятствуют спуску компоновки.
Затем включают насос (на фиг. не показан), по обсадной колонне 22 (фиг. 3) прокачивают промывочную жидкость. Компоновка в это время находится на весу. В процессе прокачки промывочной жидкости через насадки долота 23 создается перепад гидравлического давления. В это время начинает вращаться забойный двигатель 20, поршень 7 сжимает пружину 6 и разжимной конус 9 поршня 7, наезжая на выступы 10 лопастей 4 выводит их в рабочее положение. Твердосплавные резцы 5 при этом врезаются в стенки скважины 24. После того как лопасти 4 полностью вышли в рабочее положение, начинают создавать осевую нагрузку на долото 19, при этом начинается процесс бурения скважины (диаметр D), а расширитель увеличивает диаметр скважины (диаметр D1). Промывочная жидкость, проходя через отверстия 12 (фиг. 2) и насадки 13, попадает на рабочую поверхность твердосплавных резцов 5, охлаждая и очищая их. Стопорное кольцо 14, расположенное на поршне 7 в рабочем положении, фиксируется в канавке 15, расположенной на внутренней поверхности корпуса 1 и фиксирует поршень 7 в этом положении, препятствуя перемещению поршня 7 от пульсации насоса (на фиг. не показан). Лопасти 4 при этом жестко зафиксированы в рабочем положении, что позволяет получить оптимальный диаметр скважины после расширения, позволяющий беспрепятственно спускать обсадную колонну 22.
После завершения одновременного бурения и расширения заданного интервала отключают буровой насос, под действием пружины 6 поршень 7 возвращается в исходное транспортное положение, и верхняя торцевая поверхностью разжимного конуса 9 поршня 7 зацепляется за хвостовики 17 лопастей 4 и возвращает лопасти 4 в пазы 2 корпуса 1.
Затем на колонне бурильных труб спускают инструмент, отсоединяют оборудование и извлекают на устье скважины, а обсадную колонну цементируют любым известным способом.
Благодаря тому, что лопасти имеют режущий профиль, который позволяет равномерно распределить нагрузку на резцы, значительно снижаются вибрации в сложных интервалах и сокращаются ударные нагрузки, что увеличивает их стойкость. Кроме того, обеспечивается ствол скважины после расширения без уступов и искривлений.
Предлагаемая конструкция расширителя для одновременного бурения и расширения на обсадной колонне является надежной и долговечной конструкцией за счет применения конструкции, позволяющей передавать крутящий момент на долото, фиксации лопастей в транспортном и рабочем положениях, а также обеспечения подачи промывочной жидкости непосредственно в зону породоразрушающих элементов при разрушении породы, позволяющей обеспечить ствол скважины строго необходимого диаметра при одновременном бурении и расширении на обсадной колонне.
Claims (1)
- Расширитель для одновременного бурения и расширения на обсадной колонне, состоящий из корпуса со сквозными пазами, в которых на осях размещены лопасти, армированные твердым сплавом, подпружиненного поршня с центральным штоком и разжимным конусом на конце, входящим во взаимодействие с лопастями, выполненными с выступом и установленными с возможностью его контакта с поверхностью разжимного конуса, отличающийся тем, что корпус выполнен заодно с муфтовой нижней резьбой и снабжен промывочными отверстиями, в которые установлены насадки, направленные на твердосплавные резцы лопастей в рабочем положении, поршень выполнен заодно с разжимным конусом и установлен так, что под действием перепада давления движется вниз относительно корпуса, на наружной поверхности поршня установлено стопорное кольцо, взаимодействующее с внутренней канавкой корпуса в рабочем положении, лопасти имеют режущий профиль, равномерно распределяющий нагрузку на резцы, и в верхней внутренней части снабжены хвостовиками, взаимодействующими с верхней торцевой поверхностью разжимного конуса и удерживающими лопасти в транспортном положении.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019140182A RU2719880C1 (ru) | 2019-12-09 | 2019-12-09 | Расширитель для одновременного бурения и расширения на обсадной колонне |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019140182A RU2719880C1 (ru) | 2019-12-09 | 2019-12-09 | Расширитель для одновременного бурения и расширения на обсадной колонне |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2719880C1 true RU2719880C1 (ru) | 2020-04-23 |
Family
ID=70415497
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2019140182A RU2719880C1 (ru) | 2019-12-09 | 2019-12-09 | Расширитель для одновременного бурения и расширения на обсадной колонне |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2719880C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2772031C1 (ru) * | 2021-11-18 | 2022-05-16 | Алексей Владимирович Козлов | Расширитель гидравлический скважинный |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1836868A3 (ru) * | 1990-09-26 | 1995-03-10 | Соркин Анатолий Егорович | Расширитель скважин ударного действия |
UA44828C2 (uk) * | 1998-08-04 | 2002-03-15 | Відкрите Акціонерне Товариство "Спеціальне Проектно-Конструкторське Та Технологічне Бюро По Заглибному Електроустаткуванню Для Буріння Свердловин Та Добування Нафти "Потенціал" | Буровий пристрій для розширення свердловини |
RU2299303C2 (ru) * | 2005-07-11 | 2007-05-20 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Бурение" | Раздвижной расширитель открытого ствола скважины |
RU64255U1 (ru) * | 2007-02-07 | 2007-06-27 | Открытое акционерное общество "Татнефть" им. В.Д. Шашина | Расширитель скважин |
RU2578135C1 (ru) * | 2015-02-16 | 2016-03-20 | Открытое акционерное общество "Татнефть" имени В.Д. Шашина | Расширитель скважин |
RU2612166C1 (ru) * | 2015-11-10 | 2017-03-02 | Закрытое акционерное общество "ПРОММАШСЕРВИС" | Расширитель |
US10060190B2 (en) * | 2008-05-05 | 2018-08-28 | Weatherford Technology Holdings, Llc | Extendable cutting tools for use in a wellbore |
-
2019
- 2019-12-09 RU RU2019140182A patent/RU2719880C1/ru active
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1836868A3 (ru) * | 1990-09-26 | 1995-03-10 | Соркин Анатолий Егорович | Расширитель скважин ударного действия |
UA44828C2 (uk) * | 1998-08-04 | 2002-03-15 | Відкрите Акціонерне Товариство "Спеціальне Проектно-Конструкторське Та Технологічне Бюро По Заглибному Електроустаткуванню Для Буріння Свердловин Та Добування Нафти "Потенціал" | Буровий пристрій для розширення свердловини |
RU2299303C2 (ru) * | 2005-07-11 | 2007-05-20 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Бурение" | Раздвижной расширитель открытого ствола скважины |
RU64255U1 (ru) * | 2007-02-07 | 2007-06-27 | Открытое акционерное общество "Татнефть" им. В.Д. Шашина | Расширитель скважин |
US10060190B2 (en) * | 2008-05-05 | 2018-08-28 | Weatherford Technology Holdings, Llc | Extendable cutting tools for use in a wellbore |
RU2578135C1 (ru) * | 2015-02-16 | 2016-03-20 | Открытое акционерное общество "Татнефть" имени В.Д. Шашина | Расширитель скважин |
RU2612166C1 (ru) * | 2015-11-10 | 2017-03-02 | Закрытое акционерное общество "ПРОММАШСЕРВИС" | Расширитель |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2772031C1 (ru) * | 2021-11-18 | 2022-05-16 | Алексей Владимирович Козлов | Расширитель гидравлический скважинный |
RU2774875C1 (ru) * | 2021-12-14 | 2022-06-23 | Публичное акционерное общество "Татнефть" имени В.Д. Шашина | Расширитель для бурения и расширения на обсадной колонне |
RU2796716C1 (ru) * | 2022-09-13 | 2023-05-29 | Публичное акционерное общество "Татнефть" имени В.Д. Шашина | Расширитель скважин |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2418147C1 (ru) | Калибратор ствола скважины раздвижной | |
NO322370B1 (no) | Anordning for kjerneboring med uttrekkbar innersylinder | |
CN106062299A (zh) | 多流体钻井*** | |
RU2712890C2 (ru) | Буровое долото с самонаправляемым соплом и способ его применения | |
US10907418B2 (en) | Force self-balanced drill bit | |
US8887798B2 (en) | Hydraulic stabilizer for use with a downhole casing cutter | |
RU2299303C2 (ru) | Раздвижной расширитель открытого ствола скважины | |
AU2003248421B2 (en) | Internal Pressure Indicator and Locking Mechanism for a Downhole Tool | |
RU2425944C1 (ru) | Расширитель-калибратор раздвижной | |
RU2719880C1 (ru) | Расширитель для одновременного бурения и расширения на обсадной колонне | |
RU2445431C1 (ru) | Расширитель скважин | |
RU2318975C1 (ru) | Расширитель скважины раздвижной | |
RU2117747C1 (ru) | Расширитель скважин | |
RU2578135C1 (ru) | Расширитель скважин | |
RU138113U1 (ru) | Долото с раздвигающимися лопастями | |
RU2336405C1 (ru) | Устройство для закрепления извлекаемого бурового инструмента в обсадной колонне | |
RU2612166C1 (ru) | Расширитель | |
RU2663856C1 (ru) | Соединительный узел бурового инструмента с обсадной колонной | |
CN114215491A (zh) | 一体式弃井套管切割打捞器 | |
RU2693082C1 (ru) | Породоразрушающий инструмент | |
RU64255U1 (ru) | Расширитель скважин | |
RU2802985C1 (ru) | Расширитель скважин | |
RU2751298C1 (ru) | Устройство для бурения на обсадной колонне | |
RU83533U1 (ru) | Расширитель скважин | |
RU2772031C1 (ru) | Расширитель гидравлический скважинный |