библиотека нефтяника / Буровое оборудование 2 / Глава 1

Рис. 1.47. Схема расширителя шарошечного ступенчатого типа РШС ОАО НПО « Буровая техника» :

1 – ствол; 2 – корпус; 3 – кольцо обжимное; 4 – шарошки боковые стандартные

ОАО « Волгабурмаш» выпускает расширители нерегулируемого большого диаметра (558,8; 700 и 850 мм) для бурения скважин с пилот-долотом в качестве разбуривателя восстающих выработок, либо расширения ранее пробуренных скважин до требуемого диаметра. Расширители этого типа применяются для бурения скважин большого диаметра при строительстве каркасных свайных оснований, а также при бурении нефтяных и газовых скважин в северных районах в верхних интервалах разреза, представленных отложениями многолетнемерзлых пород.

В пробуренной скважине интервал глубин расположения многолетнемерзлых пород изолируется с помощью промежуточной теплоизоляционной обсадной колонны, исключающей теплообмен между породой и относительно теплым буровым раствором или добываемым флюидом.

По желанию заказчика расширители могут быть изготовлены в трехили четырехшарошечном исполнении с вооружением в виде фрезерованных зубьев или вставных твердосплавных зубков для бурения пород от мягких до твердых абразивных. Комплекты шарошек сменные и легко могут быть заменены непосредственно на скважине.

63

Очистка забоя от выбуренной породы осуществляется через 3 или 4 отверстия в корпусе (в зависимости от числа шарошек в расширителе). Выходы их промывочных каналов оснащены сменными износостойкими насадками.

Основные параметры шарошечных расширителей приведены в табл.

1.25.

1.5. РАСШИРИТЕЛИ РАЗДВИЖНЫЕ

Раздвижные расширители предназначены для расширения ствола скважины до размеров, превышающих диаметр прохода в ранее спущенной обсадной колонне, с целью:

уменьшения зазоров между последовательно спускаемыми обсадными колоннами за счет увеличения радиальных зазоров в открытой части ствола до технологически необходимых величин и тем самым упрощения конструкции скважины;

исправления неправильной формы сечения ствола скважины; надежного и легкого спуска обсадных колонн до проектной отметки и

повышения качества их цементирования; расширения ствола скважины в зонах залегания неустойчивых пород

и зонах осложнений; обеспечения возможности установки высококачественных фильтров

è äð.

Расширители этого типа применяются совместно с механизмами расширения. Они имеют два положения: транспортное (сложенное) и рабочее (раскрытое).

Отечественными производителями разрабатываются, изготавливаются и поставляются раздвижные расширители различных типов для проводки нефтяных и газовых скважин в различных геолого-технических условиях месторождений.

ОАО НПО « Буровая техника» является ведущим предприятием в стране по разработке раздвижных расширителей и выпускает следующие типы этих инструментов:

1. Расширители раздвижные типа РР (рис. 1.48) предназначены для

64

Рис. 1.48. Расширители раздвижные типа РР в сборе ОАО НПО « Буровая техника» :

1 – корпус вырезающего устройства; 2 – толкатель; 3 – корпус расширителя; 4 – лопасть; 5 – центратор

Рис. 1.49. Общий вид расширителя раздвижного типа РРА ОАО НПО « Буровая техника» :

1 – корпус; 2 – насадка гидромониторная; 3 – манжета; 4 – поршень; 5 – пружина; 6 – резец; 7 – îñü; 8 – кольцо уплотнительное

расширения отдельных интервалов скважины после вырезания участка обсадной колонны с помощью вырезающего устройства с целью улучшения условий забуривания и крепления нового ствола, а также изоляции пластов. Раздвижной расширитель собирается совместно с деталями вырезающего устройства путем замены корпуса с резцами для резания металла обсадной колонны на корпус с лопастями для разбуривания горных пород.

Технические характеристики раздвижных расширителей приведены в табл. 1.26.

2. Расширители раздвижные типа РРА (рис. 1.49) предназначены для расширения ствола скважины диаметром D0 до диаметра D, который больше внутреннего диаметра ранее спущенной обсадной колонны. Их можно применять для расширения как ранее пробуренного интервала, так и одновременного бурения и расширения ствола скважины (табл. 1.27).

65

Расширитель соединяется с помощью резьбовых соединений с долотом и бурильной колонной или валом забойного двигателя. При создании перепада давления бурового раствора не менее 1 МПа на сменной насадке 2 поршень 4, герметизированный манжетой 3 и кольцом 8, перемещается в корпусе и поворачивает резцы 6 íà îñÿõ 7. При вращении расширителя в скважине резцы, разрушая породу, раскрываются до диаметра D и в этом положении упираются в хвостовик поршня для восприятия осевой нагрузки в процессе расширения, а при снятии перепада давления и отрыве расширителя от забоя резцы возвращаются в исходное транспортное положение (D0) пружиной 5.

На корпусе ниже резцов выполнен центратор диаметром D0, армированный твердосплавными зубками.

Резцы сменные, трех типов вооружения:

ВК (вольфрамово-карбидовые) – для слабоабразивных, мягких пород; АТП (алмазно-твердосплавные пластины в комбинации с зубками) –

для абразивных, мягких и средней твердости пород; А (натуральные и синтетические алмазы) – область применения ана-

логична алмазным долотам и бурголовкам.

3. Расширители шарошечные раздвижные типа РРБ (рис. 1.50) предна-

66

значены для расширения ствола скважины до размеров, превышающих диаметр прохода в ранее спущенной обсадной колонне.

Расширитель имеет два положения: транспортное (рис, 1.50, à) (сложенное) и рабочее (рис. 1.50, á) (раскрытое). В транспортном положении шарошечные секции удерживаются специальным фиксатором транспортного положения. Расширитель спускают в скважину без клапана, что позволяет промывать скважину при нахождении расширителя в обсадной колонне и сохранении им транспортного положения.

Расширитель переводится в рабочее положение в открытом стволе

67

скважины при прокачивании бурового раствора. Для этого в бурильные трубы сбрасывается клапан, при посадке которого в седло возникает перепад давления, действующий на поршень и поднимающий его вверх, освобождая лапы шарошечных секций. Перевод расширителя в транспортное положение происходит автоматически после прекращения подачи бурового раствора.

Основные технические характеристики раздвижных расширителей типа РРБ приведены в табл. 1.28.

4. Расширители шарошечные раздвижные типа 4РШ-190/320 (рис. 1.51) предназначены для расширения ствола скважины при роторном бурении. Расширитель состоит из полого цилиндрического корпуса 1, на боковой поверхности которого размещены три раздвижные шарошечные секции 2. Внутри корпуса размещена система подвижных и неподвижных деталей, обеспечивающих раскрытие шарошек. Передача крутящего момента от бурильной колонны к шарошкам осуществляется через вал 8, шпонку 6, муфту 5 и корпус 1. Для предотвращения самопроизвольного раскрытия шарошечных секций расширитель снабжен стопорным устройством 7, приводимым в действие при создании определенного перепада давления бурового раствора в насадке 3. Для направления потока раствора на шарошки раздвижных секций внутри корпуса имеется отражатель 4. Расширитель устанавливается в компоновке низа бурильной колонны над долотом.

Техническая характеристика расширителя типа 4РШ ОАО НПО « Буровая техника»

5. Устройство для бурения и расширения ствола скважины (долотный бур типа ДБ) (рис. 1.52) представляет собой конструкцию, состоящую из траверсы, с которой соединены на резьбе две УБТ соответствующего диаметра. Сверху траверса соединяется с колонной бурильных труб. УБТ по всей длине соединены между собой специальными металлическими грузами, которые удерживают их между собой на определенном расстоянии

Ò à á ë è ö à 1.28

Технические характеристики расширителей типа РРБ ОАО НПО « Буровая техника»

68

Рис. 1.52. Долотный бур типа ДБ со сфероконическими породоразрушающими секциями ОАО НПО « Буровая техника» :

1 – корпус верхний; 2 – элемент груза; 3 – УБТ (стяжка); 4 – корпус нижний; 5 – гайка секции; 6 – труба промывочная; 7 – накладка калибратора; 8 – насадка гидромониторная; 9 – породоразрушающая секция

один от другого. В нижней части в соответствии с кинематической схемой обвязки расположено вооружение бура.

Разработаны буры для бурения и расширения скважин диаметрами 295, 311, 394, 445, 470, 520, 550 и 660 мм.

Применение бура обеспечивает:

повышение скорости бурения за счет изменения кинематической схемы вооружения в зависимости от физико-механических свойств горных пород и условий их залегания;

эффективную очистку забоя скважины за счет повышения производительности буровых насосов, так как имеется возможность оптимизировать сечение восходящего потока в затрубном пространстве;

предотвращение искривления скважины за счет увеличения жесткости параллельно расположенных УБТ;

предупреждение поглощений бурового раствора и нарушения устой-

69

Рис. 1.53. Общий вид расширителя раздвижного многошарошечного типа РРМ 216/237 ОАО « Волгабурмаш»

чивости стенок скважины за счет снижения гидравлических сопротивлений при выполнении спуско-подъемных операций;

тщательную калибровку ствола скважины за счет минимального кольцевого зазора между стенкой скважины и параллельно расположенными УБТ.

ОАО « Волгабурмаш» выпускает расширители типа РРМ 216/237 (рис. 1.53), которые предназначены только для расширения диаметра скважины с целью установки в образованную нишу в стволе металлического профильного перекрывателя.

Расширители типа РРМ оснащены тремя выдвижными режущими секциями, каждая из которых состоит из корпуса плашки, шарошки и основания. Наружная поверхность корпуса плашки и шарошки вооружены твердосплавными породоразрушающими зубками. Секции расположены равномерно под углом 120 ° по периметру корпуса в пазах с наклонными направляющими, по которым плашки с шарошками выдвигаются за периметр корпуса гидравлическими толкателями до максимального диаметра – рабочего состояния.

Приводом для гидравлических толкателей является буровой раствор, подаваемый насосом на поршень, встроенный в корпус расширителя. Возврат секций в транспортное положение осуществляется усилием пружин, также установленных в корпусе расширителя и срабатывающих после пре-

кращения подачи давления бурового раствора. Шарошки установлены на опорах скольжения. По мере износа твердосплавного вооружения они легко заменяются на новые.

Технические характеристики раздвижных расширителей типа РРМ 216/237 ОАО « Волгабурмаш»

ОАО «Волгабурмаш» выпускает также для указанных целей одношарошечные долота-расширители типа ОДР.

ОАО « Промгаз» разработало и изготавливает расширители центробежные типов РЦЛ и РЦШ (рис. 1.54) с поворачивающимися лопастями или шарошками, предназначенные для расширения ствола ранее пробуренной скважины до требуемого диаметра. Расширитель состоит из корпуса 1 с замковой присоединительной резьбой и основным каналом. С корпусом жестко связан патрубок 3, который заглушен снизу, выполнен с ради-

70

Рис. 1.54. Расширитель центробежный раздвижной типа РЦШ ОАО « Промгаз» :

1 – корпус; 2 – канал осевой; 3 – патрубок; 4 – лопасть (шарошка); 5 – канал радиальный; 6 – шарнир; 7 – вставка твердосплавная

альными каналами 5 и установлен параллельно осевому каналу 2. С наружной стороны к корпусу с помощью шарниров 6, подвешены лопасти, армированные износостойкими твердосплавными вставками 7. Лопасти могут быть выполнены в виде цапф, на которые одеваются шарошки с посадкой на ряд подшипников. Каждая шарошка выполнена с комплектом вооружения и имеет возможность вращения на цапфе.

Расширитель присоединяют к валу гидравлического забойного двигателя и вместе с бурильной колонной спускают в скважину до нижней отметки намеченного для расширения интервала. При подаче в трубный ка-

71

Рис. 1.55. Расширитель раздвижной гидравлический типа РРГ НПП « Азимут»

Рис. 1.56. Расширитель раздвижной типа РГ-3 конструкции ТатНИИ:

1 – переводник; 2 – поршень; 3 – толкатель; 4 – пружина; 5 – корпус расширителя; 6 – серьга; 7 – палец; 8 – лапа с шарошкой; 9 – направляющий патрубок; 10 – кольцо

нал бурового раствора вал ГЗД начинает вращаться вместе с присоединенным к нему расширителем. Под действием центробежных сил лопасти (шарошки) стремятся повернуться в радиальном направлении. При этом они прижимаются к стенкам скважины и начинают их разрушать.

Буровой раствор проходит через радиальные каналы 5 в патрубке 3 и по затрубному пространству направляется к устью скважины. Радиальные каналы 5 в патрубке 3 размещены таким образом, что при прокачивании через них бурового раствора образуется «гидравлический зонт», препятстствующий осаждению частиц разрушенной породы на забой.

Расширение ствола скважины осуществляют при непрерывной про-

72