Гідравлічний розширювач свердловин з підпружиненими ексцентричними робочими елементами

Реферат: Гідравлічний розширювач свердловини з ексцентричними робочими елементами складається з корпуса з приєднувальними різьбами у вигляді муфт і робочих елементів. У центральній частині корпуса виконаний поздовжній прохідний канал, всередині якого встановлений пружинний елемент у вигляді гумового рукава. У стінках корпуса виконано щонайменше три вертикальні прорізи, в які встановлені ексцентричні кулачки, оснащені підпружиненими робочими ріжучими елементами. UA 83836 U (12) UA 83836 U UA 83836 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до бурового обладнання і може бути використана для розширення стовбурів свердловин в процесі буріння в необхідному діапазоні діаметрів. Відомий гідравлічний розширювач, який складається з перевідника і корпуса з центральним глухим отвором, робочі елементи/лапи якого оснащені шарошками і з'єднані з корпусом пальцями, встановленими у корпусі з зазором і зафіксовані заглушками, в центральний отвір корпуса встановлений поршень, з яким з'єднаний штовхач з радіальним зазором, між дном глухого отвору корпуса і заплічниками глушника розташована пружина і із штовхачем з'єднаний фіксатор [Гідравлічний розширювач. А. св. СРСР № 247165, МКИ Е21В 7/28 від 04.04.1969 р.]. Однак цей розширювач має суттєві конструктивні недосконалості і не відзначається належною ефективністю, що звужує межі його застосування. Відомий також гідравлічний розширювач, що складається з корпуса, всередині якого розташований підпружинений штовхач з центральним промивним каналом, і шарнірно закріплених на корпусі лап з шарошками (робочих елементів), що взаємодіють із штовхачем, в якому штовхач оснащений радіально встановленим фіксатором і пробкою, розташованою у центральному промивному каналі з можливістю осьового переміщення, а на внутрішній поверхні корпуса виконана кільцева виточка під фіксатор, який встановлений з можливістю взаємодії з пробкою, при цьому у штовхачі і корпусі виконані бокові промивні канали, які розміщені з можливістю суміщення їх порожнин після приведення лап в робоче положення. Крім цього в розширювачі бокові промивні канали корпуса направлені на зовнішню сторону лап і торець фіксатора з боку пробки виконаний з нахилом, верхня грань якого є дотичною з поверхнею центрального промивного каналу [Гідравлічний розширювач. А. св. СРСР на винахід № 1535965, МКИ Е21В 7/28, Бюл. № 2.15.01.1990 р.]. Проте цей розширювач не знайшов широкого застосування через те, що робочі елементи, лапи з шарошками, якими він оснащений, утримуються у розкритому положенні за рахунок перепаду тиску на поршні. У процесі розширення тиск, який створюють бурові насоси, нестабільний, що впливає на зміну положення лап, через що стінкам свердловини не вдається надати форму циліндра належного діаметра в процесі застосування цього пристрою. Крім цього для досягнення максимального розкриття лап з шарошками у твердих породах необхідно витратити багато часу, оскільки розширення ствола свердловини здійснюється тильною стороною шарошок, які не мають ефективного озброєння для руйнування гірських порід, що значно знижує ефективність розширювача і зумовлює додаткові витрати на спорудження свердловин. Найбільш близьким до корисної моделі, що заявляється, за технічною суттю є гідравлічний розширювач свердловини з ексцентричними робочими елементами, що складається з корпуса з приєднувальними різьбами у вигляді муфт і робочих елементів, встановлених і шарнірно закріплених у корпусі з можливістю розкриття під дією промивної рідини в процесі руйнування гірських порід, при цьому у центральній частині корпуса виконаний поздовжній прохідний канал, всередині якого встановлений пружинний елемент у вигляді гумового рукава, кінці якого закріплені з корпусом круговими металевими кільцями і болтами, у стінках корпуса виконано щонайменше три вертикальні прорізи, симетрично зміщені один відносно одного на кут, пропорційний кількості прорізів, в які встановлені ексцентричні кулачки, оснащені робочими ріжучими елементами, закріпленими на осях з можливістю вільного провертання і максимального розкриття під дією промивної рідини в процесі руйнування гірських порід, при цьому на зовнішній стороні корпуса і ексцентричних кулачках відповідно виконана кругова виточка, у якій розміщено пружинне кільце-фіксатор [Гідравлічний розширювач свердловини з ексцентричними робочими елементами. Патент України на винахід № 97903, МПК Е21В 7/28, Бюл. № 6. 26.03.2012 р.]. Проте в цьому гідравлічному розширювачі ріжучі елементи зафіксовані на осях ексцентричних кулачків пружинним кільцем-фіксатором, яке є спільне для всіх ріжучих елементів і не дозволяє автономно розподіляти зусилля на кожний елемент окремо, особливо в умовах проходження шарів порід різної твердості, що нерідко приводить до передчасного зношування окремих ріжучих елементів та дочасного виходу з ладу самого розширювача. В основу корисної моделі поставлено задачу створити ефективний гідравлічний розширювач з можливістю розширення ствола свердловини в необхідному діапазоні діаметрів, в тому числі і свердловин з різними породами твердості, шляхом конструктивного рішення індивідуального підпружинення і автономного розподілення зусиль на кожний робочий ріжучий елемент, забезпечити підвищення ефективності операції розширення свердловини в необхідному діапазоні діаметрів, оперативність проведення такої операції в тому числі і в породах різної твердості, та знизити витрати на спорудження свердловин. 1 UA 83836 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Поставлена задача вирішується тим, що в гідравлічному розширювачі свердловини з ексцентричними робочими елементами, що складається з корпуса з приєднувальними різьбами у вигляді муфт і робочих елементів, встановлених і шарнірно закріплених у корпусі з можливістю розкриття під дією промивної рідини в процесі руйнування гірських порід, в якому у центральній частині корпуса виконаний поздовжній прохідний канал, всередині якого встановлений пружинний елемент у вигляді гумового рукава, кінці якого закріплені з корпусом круговими металевими кільцями і болтами, у стінках корпуса виконано щонайменше три вертикальні прорізи, симетрично зміщені один відносно одного на кут, пропорційний кількості прорізів, в які встановлені ексцентричні кулачки, оснащені робочими ріжучими елементами, і закріплені на осях з можливістю вільного провертання і максимального розкриття під дією промивної рідини в процесі руйнування гірських порід, згідно з корисною моделлю, ексцентричні кулачки оснащені робочими ріжучими елементами і закріплені на осях з підпружиненням індивідуальними пружинами і з автономним розподіленням зусиль на кожний ріжучий елемент, для чого у кулачках виконані прорізи, у яких встановлені П-подібні петлі пружин, що зафіксовані відповідно витково на осях обертання і в стінках корпуса кінцями пружин по обидва боки кулачка. Саме завдяки такому виконанню ексцентричних кулачків, які оснащені робочими ріжучими елементами, і закріплені на осях з підпружиненням індивідуальними пружинами, досягається автономне розподілення зусиль на кожний робочий ріжучий елемент, а надійність фіксації забезпечується прорізами, що виконані у кулачках, у яких вставляються П-подібні петлі пружини, що фіксуються відповідно витково на осях обертання і кінцями пружин в стінках корпуса по обидва боки кулачка. Таким чином, сукупністю відомих і внесених суттєвих ознак забезпечується досягнення технічного результату, достатнього для вирішення поставленої задачі корисної моделі. Суть корисної моделі пояснюється кресленням. На Фіг. 1 наведено гідравлічний розширювач свердловини з підпружиненими ексцентричними робочими елементами в повздовжньому розрізі; на Фіг. 2 - те ж, у поперечному розрізі; на Фіг. 3 - конструкція підпружинення робочого елемента. Гідравлічний розширювач з підпружиненими ексцентричними робочими елементами складається з корпуса 1 з приєднувальними різьбами у вигляді муфт 2. У центральній частині корпуса (1) виконаний прохідний канал 3, всередині якого встановлений пружний елемент у вигляді гумового рукава 4, кінці якого закріплені круговими металевими кільцями 5 з допомогою болтів 6. У стінках корпуса (1) виконані вертикальні прорізи 7, як приклад конкретного виконання - три, зміщені один відносно одного на 120°, в яких встановлені відповідно три ексцентричні кулачки 8, оснащені робочими ріжучими елементами 9. Кулачки закріплені на осях 10, відносно яких можуть вільно провертатись і підпружинені індивідуальними пружинами 11 з автономним розподіленням робочих зусиль на кожний ріжучий елемент 9, для чого у кулачках виконані прорізи 12, в які встановлені П-подібні петлі 13 пружин, що зафіксовані відповідно витково 14 на осях обертання 10 і кінцями пружин 15 в стінках корпуса 1 по обидва боки кулачка 8. Гідравлічний розширювач свердловини з підпружиненими ексцентричними робочими елементами працює наступним чином. Підготовлений до роботи на поверхні розширювач у компоновці низу бурильної колони з допомогою приєднувальних різьб 2 і у транспортному положенні (фіг. 1) спускають у визначений інтервал необхідного розширення свердловини. З досягненням визначеної глибини відновлюють циркуляцію промивної рідини, за рахунок чого всередині колони труб утворюється перепад тиску. Під дією перепаду тиску пружинний елемент 4 розширюється, виштовхуючи ексцентричні робочі елементи 8 назовні, шляхом провертання їх відносно осі 10. Створюючи осьове навантаження і одночасно обертаючи колону труб, проводять розширення ствола свердловини до розміру, що забезпечується максимальним поворотом ексцентричних робочих елементів на кут 90° відносно їх транспортного положення. При цьому підпружинення кожного ексцентричного робочого елемента 8 індивідуальними пружинами 11 дозволяє в процесі роботи сприймати і розподіляти робоче зусилля на кожний робочий елемент відповідно до твердості порід ствола свердловини, що забезпечує високу ефективність розширення ствола і надійність роботи розширювача. По закінченню операції розширення ствола свердловини припиняють циркуляцію промивної рідини, перепад тиску зникає і під дією пружин 11 робочі ексцентричні елементи 8 повертаються у вихідне положення. Розширювач стає готовим до підйому або переміщення у інший інтервал свердловини для проведення наступної операції розширення. Використання гідравлічного розширювача з підпружиненими ексцентричними робочими елементами, згідно з корисною моделлю, забезпечує розширення ствола свердловини в необхідному діапазоні діаметрів, в тому числі і свердловин з породами різної твердості, за 2 UA 83836 U рахунок оснащення пристрою індивідуальним підпружиненням ексцентричних робочих елементів, що значно підвищує ефективність розширювача, оперативність проведення такої операції і зумовлює зниження витрат на спорудження свердловин. 5 10 15 20 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ Гідравлічний розширювач свердловини з ексцентричними робочими елементами, що складається з корпуса з приєднувальними різьбами у вигляді муфт і робочих елементів, встановлених і шарнірно закріплених у корпусі з можливістю розкриття під дією промивної рідини в процесі руйнування гірських порід, при цьому у центральній частині корпуса виконаний поздовжній прохідний канал, всередині якого встановлений пружинний елемент у вигляді гумового рукава, кінці якого закріплені з корпусом круговими металевими кільцями і болтами, у стінках корпуса виконано щонайменше три вертикальні прорізи, симетрично зміщені один відносно одного на кут, пропорційний кількості прорізів, в які встановлені ексцентричні кулачки, оснащені робочими ріжучими елементами і закріплені на осях з можливістю вільного провертання і максимального розкриття під дією промивної рідини в процесі руйнування гірських порід, який відрізняється тим, що ексцентричні кулачки оснащені робочими ріжучими елементами, закріплені на осях з підпружиненням індивідуальними пружинами і з автономним розподіленням зусиль на кожний робочий ріжучий елемент, для чого у кулачках виконані прорізи, в які встановлені П-подібні петлі пружин, що зафіксовані витково на осях обертання і кінцями пружин в стінках корпуса по обидва боки кулачків. 3 UA 83836 U Комп’ютерна верстка Л. Литвиненко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4