Абатуров В.Г. Физико-механические свойства горных пород и породоразрушающий буровой инструмент

Подождите немного. Документ загружается.

219

Рисунок 3.120 – Расширитель шарошечный ступенчатый

Рисунок 3.121 – Одношарошечный расширитель РОП

220

3.8.1.2 Зарубежные нераздвижные расширители

За рубежом разработано и широко применяется множество конст-

рукций расширителей. Высокой надежностью отличаются расширители

фирмы «Секьюрити» (компания «Дрессер») (рисунок 3.122). Цельный кор-

пус 1 несет блок с тремя сменными режущими узлами, которые могут быть

быстро заменены при износе шарошек. Устройство снабжено шестью

сменными гидромониторными насадками, три из которых (2) размещены

промежутках между шарошками, а три (3) в гнездах шарошек. Пилотное

(направляющее) долото соединяется резьбой 4. На рисунке показаны четы-

ре типа шарошек, которые в зависимости от твердости и абразивности по-

род монтируются в расширители. Шарошки на рисунке показаны в увели-

ченном масштабе.

Рисунок 3.122 – Расширитель фирмы «Секьюрити»

Фирмой «Секьюрити» разработан также расширитель сравнительно

простой конструкции (рисунок 3.123). Полый корпус 1 имеет три прива-

ренные лапы (2), на которых смонтированы цилиндрические шарошки с

фрезерованными зубьями 4. Шарошки фиксируются штифтами, размешен-

221

ными в проушинах 3. В проеме между шарошками монтируются три смен-

ные гидромониторные насадки, направленные на периферийную часть

разрушаемых пород.

Рисунок 3.123 – Нераздвижной расширитель фирмы «Секьюрити»

3.8.1.3 Раздвижные расширители

Применяются для увеличения диаметра отдельных участков ствола,

например при спуске эксплуатационной колонны до кровли продуктивного

пласта с последующим бурением большим диаметром и установкой

фильтра с гравийной обсыпкой. Расширение отдельных участков ствола

скважины производятся перед установкой профильных перекрывателей,

спускаемых в интервалы поглощающих

пород. Нередко раздвижной рас-

ширитель используется для зарезки вторых стволов, после определенного

его

переоснащения. Раздвижные расширители до места работы спускаются в

транспортном положении, причем режущие органы занимают исходное

222

место в пределах номинального диаметра расширителя. Перевод инстру-

мента в рабочее положение в нужной точке ствола скважины производится

дистанционно с помощью гидравлики или механическим способом. По ти-

пу производства раздвижные расширители могут быть гидравлическими,

гидромеханическими и механическими.

Из отечественных раздвижных расширителей серийно изготавлива-

ются расширители типа РРБ, конструкции ВНИИБТ, в

пяти модификациях.

В связи с широким распространением алмазно-твердосплавных до-

лот при бурении горизонтальных и наклонно-направленных скважин, а

также боковых стволов, появилась необходимость в создании расширите-

лей с алмазно-твердосплавным вооружением режущих рабочих органов.

На рисунке 3.124 приведен расширитель типа РР конструкции НПП «Бу-

ринтех». Расширитель состоит из корпуса 1 с коническим

наконечником 5,

армированным алмазными вставками, и стабилизатором 6. Благодаря

поршню 2 при подаче бурового раствора производится перемещение што-

ка 4

Рисунок 3.124 – Расширитель РР

и выдвижение оснащенных алмазно-твердосплавными пластинами, лопа-

стей 4. Расширитель типа РР предназначен для расширения участков сква-

жин, стенки которых сложены мягкими и средней твердости горными по-

родами.

За рубежом широкой популярностью пользуются расширители «Ло-

коматик», выпускаемые фирмой «Бейкер» рисунок 3.125. Расширитель со-

стоит из полого шпинделя 1, имеющего отверстие

3 для сообщения полос-

ти шпинделя с кольцевой гидравлической камерой 2. Нижний конец

шпинделя имеет замок запирающего механизма 5 и циркуляционный шту-

цер 6. Корпус 4 в нижней части имеет вырезы, в которых находятся в

транспортном положении (рисунок 3.125,а) лапы 7 с шарошками 8, а так-

же спиральный направляющий наконечник 9.

223

Рисунок 3.125 – Расширитель «Локоматик»

Крутящий момент от шпинделя на корпус передается через шлице-

вое соединение между ними. Включение расширителя в работу произво-

диться подачей бурового раствора через полость шпинделя 1, отверстия 3 в

камеру 2. При этом корпус 4 перемещается вверх по шпинделю 1, а лапы 7,

скользящие по выступам и буртам замка 5, раздвигаются из вырезов

кор-

224

пуса и фиксируются в рабочем положении (рисунок 3.125,б). Перевод ме-

ханизма в транспортное положение осуществляется путем приподнимания

бурильной колонны, при котором шпиндель выводится из корпуса с одно-

временным отводом кулачков замка и переводом лап с шарошками в утоп-

ленное в вырезах положение. Описанный нами расширитель серии К вы-

пускается в виде

21 модификации.

3.8.2 Опорно-центрирующий инструмент

Применяется при бурении скважин с самыми разными профилями.

Опорно-центрирующий инструмент подразделяют на три вида: калибрато-

ры, центраторы, стабилизаторы. Все они в целом служат для выполнения

следующих функций- калибрования стенок ствола, стабилизации положе-

ния оси инструмента и центрирования элементов КНБК.

Тем не менее, калибратор,

установленный над долотом, предназна-

чен прежде всего для выравнивания стенок ствола, а так же для центриро-

вания низа бурильной колонны и снижения поперечных и крутильных ко-

лебаний долота. За рубежом он носит название «наддолотный стабилиза-

тор».

Стабилизаторы получили название за функцию сохранения парамет-

ров кривизны в нужных пределах. Центратор предназначен

для поддержки

оси долота и забойного двигателя по оси призабойного участка скважины.

Отечественные конструкции

В России выпускается много видов калибраторов, главным образом в

лопастном или шарошечном (роликовом) исполнении. Наибольшее рас-

пространении имеют лопастные калибраторы. На рисунках 3.126а,б изо-

бражено устройство спирального калибратора 5КС и калибратора с пря-

мыми

лопастями 9К. Корпус калибраторов цельнокованый с тремя спи-

ральными и четырьмя прямыми лопастями. Лопасти армируются по пери-

ферийной, наружной и передней боковой поверхностям твердосплавными

вставками с плоской головкой (форма Г54). В промежутках между ними

производится наплавка трубчато-зерновым сплавом релит. Калибраторы

выпускаются типов МС (К) и СТ (КС). На рисунке 3.127а

,б приведен об-

щий вид калибраторов КС и К. Заметим, что на рисунке 3.126 видны от-

верстия в лопастях для предупреждения образования сальников.

Так же пользуются известностью лопастные калибраторы со сменной

муфтой типа 8КС и 8К (рисунок 3.128). Калибраторы являются разборным

устройством. На корпусе 1 навернута сменная муфта 2 с тремя спиральны-

ми лопастями

3 (калибратор типа КС). Лопасти вооружены твердосплав-

ными вставками, запрессованными в тело лопасти. От калибраторов 5КС,

описываемый калибратор отличается усиленным вооружением концов ло-

пастей 4. Кроме того отметим, что в теле лопастей находятся промывочные

225

отверстия для предупреждения образования сальников. Калибраторы лопа-

стные со сменной муфтой типа К изготавливаются по аналогичной схеме,

но с шестью прямыми лопастями. Калибраторы применяются при бурении

долотами диаметром 295,3 и 393,7 мм в мягких, средней твердости и

средней твердости с пропластками твердых породах.

Рисунок 3.126 – Устройство калибраторов 9К и 5КС

Рисунок 3.127 – Общий вид калибраторов 9К и 5КС

226

Рисунок 3.128 – Лопастной калибратор со сменной муфтой

При бурении скважин алмазно-твердосплавными долотами применя-

ется ряд опорно-центрирующих инструментов (рисунок 3.129), носящих

комплексное название калибратор-расширитель типа КР. Они армируются

частично твердым сплавом, частично импрегнированными алмазными

вставками.

Центраторы предназначены, как было указано выше, для поддержа-

ния оси долота и ГЗД по

оси скважины, а также для опоры и центрирова-

ния КНБК при бурении с высокими осевыми нагрузками на долото. Пере-

движной центратор забойного двигателя З-ЦДП (рисунок 3.130) состоит

227

из муфты с шестью прямыми лопастями 3 и цанги 2 с одной ступенчатой

прорезью 4. Лопасти 3 армированы твердосплавным вставками с плоской

головкой. Перед установкой центратора на забойный двигатель, муфта

навинчивается на

Рисунок 3.129 – Калибратор – расширитель КР

Рисунок 3.130 - Центратор забойного двигателя З-ЦДП

цангу. При закреплении центратора на корпусе ГЗД навинчивание про-

должается до полного охвата корпуса и обеспечения закрепление центра-

тора.

Для опоры и центрирования КНБК применяется колонный центратор

повышенной прочности (рисунок 3.131). Корпус центратора 1 изготавли-

228

вается вместе с двумя спиральными лопастями 2, рабочая поверхность ко-

торых защищена запрессованными твердосплавными вставками. Концевые

участки лопастей имеют повышенное армирование для сохранения равно-

стойкости вооружения по всей длине лопасти. Нижняя заходная фаска ло-

пасти 3 оснащена дополнительными зубками. Кроме вышеописанных кон-

струкций квадратные центраторы, а так же упругие центраторы типа ЦУ,

разработанные

НПК ТОБУС.

Рисунок 3.131 – Колонный центратор

В зарубежной практике широко применяются лопастные стабилиза-

торы, которые выпускают все ведущие фирмы, производящие долота с ал-

мазно-твердосплавным вооружением. На рисунке 3.132 приведены два ти-

па лопастных неразборных стабилизаторов «Нортон Кристенсен». На ри-

сунке 3.132а изображен стабилизатор открытого типа с тремя лопастями.

Рисунок 3.132б посвящен

четырех лопастному стабилизатору, лопасти ко-