Патент на изобретение №2307229

(54) КАЛИБРАТОР СКВАЖИНЫ

(57) Реферат:

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 по 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. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к инструментам для бурения скважин и ремонта обсадных колонн и найдет применение при калибровке и очистке скважин.

Известно устройство для очистки колонн от ржавчины, цементной корки и других отложений (Абубакиров В.Ф. и др. Буровое оборудование: Справочник: В 2-х т. Т.2. Буровой инструмент. – М.: ОАО ” Издательство “Недра”, 2003. – 495 с. – стр.380), включающее корпус с концевыми резьбами, в продольных пазах которого установлены, с возможностью радиального перемещения, подпружиненные рабочие органы плашечного типа.

Недостатком устройства является то, что подпружиненные рабочие органы не позволяют качественно калибровать внутренний диаметр скважины.

Известно также устройство для калибровки ствола скважины (Абубакиров В.Ф. и др. Буровое оборудование: Справочник: В 2-х т. Т.2. Буровой инструмент. – М.: ОАО “Издательство “Недра”, 2003. – 494 с., – стр.201), включающее корпус с проходным каналом и концевыми резьбами, калибрующие узлы в виде вращающихся вокруг осей на подшипниках шарошек с твердосплавными зубками, причем оси расположены по периметру корпуса.

Недостатком этого устройства является сложность конструкции, обусловленная наличием многих калибрующих узлов, прикрепленных к корпусу по его периметру с помощью специальных клиньев. Многодетальность конструкции в скважинных условиях работы устройства понижает его надежность. Кроме этого, не исключаются прихваты устройства при его подъеме.

Задачей заявляемого технического решения является упрощение конструкции и повышение надежности и качества работы калибратора скважины.

Поставленная задача решается описываемым устройством, включающим корпус с проходным каналом и концевыми резьбами, калибрующие узлы в виде вращающихся на подшипниках шарошек с твердосплавными зубками, которые прикреплены к корпусу по его периметру.

Новым является то, что 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 которого установлена нижняя шарошка, а сверху – верхняя шарошка с возможностью ограниченного осевого перемещения, причем верхняя и нижняя 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.

Новым является также и то, что верхняя и нижняя части корпуса снабжены дополнительными каналами, сообщающими проходной канал с пространством, расположенным снаружи корпуса по направлению к зубкам шарошек, при этом поверхности шарошек, обращенные к опорному выступу оси, оснащены крыльчатками, выполненными в виде радиальных выступов.

Кроме этого, все сопрягаемые поверхности шарошек, оси и частей корпуса покрыты износостойким материалом.

На чертеже изображен калибратор скважины в рабочем положении, общий вид, в разрезе.

Калибратор скважины включает корпус, выполненный из верхней 1 и нижней 2 частей с резьбовыми отверстиями 3 и 4 для концевых резьб 5 и 6 оси 7, имеющий в середине опорный выступ 8. По обеим сторонам опорного выступа 8 на оси 7 размещены на подшипниках скольжения верхняя шарошка 9 и нижняя шарошка 10 калибруюшего узла, причем шарошки 9 и 10 выполнены в виде усеченных сегментов сферы, на которых размещены цилиндрические твердосплавные выступающие зубки 11, образующий диаметр D_сф которых по зубкам в рабочем положении равен внутреннему диаметру D_скв калибруемой скважины, а рабочие участки 12 и 13 расположены симметрично относительно оси калибратора скважины. На смежных торцевых поверхностях шарошек калибрующего узла выполнены крыльчатки в виде радиальных выступов 14, проточки 15 для смазки и 4 ряда уплотнителей 16. В оси 7 имеются канал 17 для промывочной жидкости, сообщающийся с каналами 18 и 19 в корпусе, и канал 20 для подвода смазки в проточки 15 и, соответственно, в подшипники скольжения, которые защищены уплотнителями. В корпусе выполнены также дополнительные каналы 21 и 22 для подвода промывочной жидкости в рабочие участки 12 и 13 шарошек 9 и 10. Нижняя шарошка 10 устанавливается на ось 7 с возможностью взаимодействия с ее опорным выступом 8, а верхняя шарошка 9 – с возможностью взаимодействия с опорной поверхностью 23 корпуса в рабочем положении и осевого перемещения вниз при подъеме калибратора скважины. Сопряжения шарошек 9 и 10 с осью 7, ее опорным выступом 8 и опорной поверхностью 23 корпуса покрыты износостойким материалом. Для увеличения жесткости конструкции торцы 24 концевых резьб 5 и 6 оси 7 приваривают к корпусу после сборки калибратора скважины. В корпусе выполнены также резьбы 25 и 26.

Калибратор скважины работает следующим образом.

С помощью резьбы 25 калибратор скважины присоединяют к колонне бурильных труб 27 (или к забойному двигателю), а на резьбу 26 навинчивают необходимый инструмент 28 (например, центратор) и с вращением спускают в скважину, с одновременной подачей промывочной жидкости. При этом шарошки 9 и 10 калибрующего узла своими рабочими участками 12 и 13, начиненными цилиндрическими твердосплавными зубками 11, расположенными симметрично относительно оси калибратора, касаются стенки скважины и очищают ее от всяких отложений, которые с промывочной жидкостью поднимаются на поверхность. Поскольку шарошки 9 и 10 калибрующего узла выполнены в виде усеченных сегментов сферы, а их образующий диаметр по выступающим зубкам в рабочем положении равен внутреннему диаметру калибруемой скважины, то качество калибрования скважины получается высоким. При этом верхняя шарошка 9, вращаясь на подшипнике скольжения со смазкой, взаимодействует с опорной поверхностью 23 корпуса, а нижняя шарошка 10, вращаясь в тех же условиях, – с опорным выступом 8.

Одновременно на рабочие участки 12 и 13 шарошек через дополнительные каналы 21 и 22 корпуса поступает промывочная жидкость, охлаждая их, а их радиальные выступы 14, отбрасывая нагретую жидкость от их смежных торцевых поверхностей и опорного выступа 8 оси 7, также интенсивно охлаждают эти зоны.

После завершения запланированных работ в скважине калибратор скважины поднимают на поверхность. При этом верхняя шарошка 9 перемещается по оси 7 вниз до опорного выступа 8, уменьшая этим диаметр калибратора скважины в симметричном к его оси сечении.

Применение предлагаемого упрощенного калибратора скважины позволяет за счет того, что каждая шарошка калибрующего узла вращается на смазываемых подшипниках скольжения с уплотнителями, имеет индивидуальную торцевую опорную поверхность, покрытую износостойким материалом, и интенсивно охлаждается, повысить надежность его работы. Выполнение шарошек в виде усеченных сегментов сферы, рабочие участки которых снабжены цилиндрическими твердосплавными выступающими зубками и расположены симметрично относительно оси калибратора скважины, а их образующий диаметр по зубкам в рабочем положении равен внутреннему диаметру калибруемой скважины, позволяет строго выдерживать необходимый калибруемый диаметральный размер по всей скважине, т.е. повысить качество работы. Проведенные опытные работы показали, что при такой конструкции и вооружении калибратор скважины способен калибровать скважины даже при разностенности обсадной колонны, срезая металл с ее суженных участков. Уменьшение диаметра калибрующего узла в симметричном к его оси сечении за счет перемещения верхней шарошки по оси вниз исключает прихваты и повышает надежность подъема оборудования из скважины.

Формула изобретения

1. Калибратор скважины, включающий корпус с проходным каналом и концевыми резьбами, калибрующие узлы в виде вращающихся вокруг оси на подшипниках шарошек с твердосплавными зубками, прикрепленными к шарошкам по их периметру, отличающийся тем, что 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 которого установлена нижняя шарошка, а сверху – верхняя шарошка с возможностью ограниченного осевого перемещения, причем верхняя и нижняя 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.

2. Калибратор скважины по п.1, отличающийся тем, что верхняя и нижняя части корпуса снабжены дополнительными каналами, сообщающими проходной канал с пространством, расположенным снаружи корпуса по направлению к зубкам шарошек, при этом поверхности шарошек, обращенные к опорному выступу оси, оснащены крыльчатками, выполненными в виде радиальных выступов.

3. Калибратор скважины по п.1, отличающийся тем, что все сопрягаемые поверхности шарошек, оси и частей корпуса покрыты износостойким материалом.

РИСУНКИ