Главная  Переработка нефти и газа 

Скачать эту книгу

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 [ 71 ] 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182

пластками. Максимальное сопротивление пор8од разрушению в интервале расширения составляло Pq = 0,15-108 Па.

Диаметр корпуса расширителя при диаметре долота 0,19 м равен 0,184 м. Из условия вписываемости получаем, что максимальный осевой момент инерции лопасти в опасном сечении у корпуса при трех лопастях породор6 азр3 ушающих органов расширителя в одной ступени W = 2,3-106 м3. Лопасть была выполнена из стали с максимальным допустимым напряжением на изгиб [адоп] = 2-108 Па. Учитывая, что максимальная площадь контакта лопасти с разрушаемой породой может достигать площади продольного сечения лопасти, Кд = 4 и Кн = 2 получаем из условия прочности максимально допустимую длину лопасти первой ступени породоразрушающих органов расширителя

L = 2[адоп] Wm ;

1 PqfKд К н ;

2 - 2 -108-2,3 -10-6 - 3 = 0,035 м.

1,5 -108 - 0,02 - 4 - 2

Необходимое число ступеней породоразрушающих органов расширителя

n = -1,136ln

1 - 0,5

(Dp - Dc)2

= -1,136lnf 1 - 0,590,3-0,19 I = 2,96. I, 2 - 0,035 j

Округлив n до целого числа в большую сторону, получим минимально допустимое число ступеней породоразрушающих органов расширителя n = 3. Длина выхода лопасти породоразру-шающих органов расширителя соответственно равны второй и третьей ступеням

/2 =V2 - 1)L1; /2 = 0,414-0,035 = 0,014 м.

/3 =V2 -1)2L1; /3 = 0,4142-0,035 = 0,006 м.

В корпусе расширителя установили три ступени породораз-рушающих органов с длинами лопастей соответственно равными

0,035; 0,049 и 0,055 м.

Предложенная конструкция расширителя позволяет на основании горно-геологических условий работы и требуемой конструкции скважины обоснованно выбрать число ступеней расширителя, скомпоновать их на поверхности, укомплектовать пазы корпуса каждой ступени лопастями расчетной длины, а также оперативно изменять число ступеней расширителя и длину лопа-

стей при изменении условий проведения работ и конструкции скважины. Применение расширителя позволяет оборудовать водоприемную часть скважины эффективными конструкциями фильтров за счет равномерного расширения скважины до заданного диаметра в запланированном интервале.

Основной недостаток раздвижных расширителей - засор боковых пазов корпуса, в которых в транспортном положении располагаются породоразрушающие органы. При расширении шлам попадает в боковые пазы и забивает их. Наиболее опасно попадание в боковые пазы корпуса расширителя глинистого шлама, который со временем набухает и цементирует породу. Если пазы расширителя вовремя не очистить, то может возникнуть опасность неполного закрытия лопастей после расширения и аварии.

Автором разработан механический раздвижной расширитель, позволяющий за счет регулировки направления циркуляционного потока, своевременно очищать пазы корпуса от шлама. Техническое решение может быть успешно применено и в многоступенчатых конструкциях. Расширитель в транспортном (а) и рабочем (б) положениях показан на рис. 4.34.

Расширитель содержит корпус 1 с боковыми пазами 2 для размещения породоразрушающих органов 3, выполненных с зубчатым сектором 4, подпружиненный пружиной 5 полый шток 6 с

Рис. 4.34. Механический раздвижной расширитель

зубчатой рейкой 7 на наружной поверхности для взаимодействия с зубчатым сектором 4 породоразрушающих органов 3, внутренний канал 8 которого гидравлически связан с промывочным каналом 9 долота 10. В утолщении 11 промывочного канала 9 установлен клапан. В транспортном положении, т.е. когда породо-разрушающие лопасти 3 закрыты и в процессе забурки, клапан герметизирует промывочный канал 9 и тем самым обеспечивает промывку боковых пазов 2 через внутреннюю полость 14 и внутренний канал 8 полого штока 6.

Гидродинамическое воздействие струй промывочной жидкости, вытекающих из боковых пазов 2 корпуса на разрушаемую лопастями 3 породу, способствует ускорению процесса забурки и улучшению условий работы лопастей 3. Да нижнем торце 15 полого штока 6 находится толкатель 16. При передаче осевой нагрузки через бурильную колонну полый шток 6 опускается относительно корпуса 2, толкатель 16 давит на шар 13, пружина 12 сжимается и промывочный канал 9 открывается, что позволяет промывать скважину.

Открытие клапана происходит при половине максимального хода полого штока 6 при открытии лопастей 3 расширителя на 45°, т.е. в момент, когда дальнейшему раскрытию лопастей 3 способствует осевая нагрузка и забурка практически закончена. При полном открытии лопастей 3 на 90°, т.е. при полном ходе полого штока 6, конусное утолщение 17 на внешней поверхности нижнего торца полого штока 6 входит в конусное седло 18 и обеспечивает герметизацию внутренней полости 14 корпуса 1 и боковых пазов 2. Крутящий момент от бурильной колонны на породораз-рушающие органы 3 и долото 10 передается через квадратное отверстие 19 в верхней части корпуса 1 расширителя и полый шток 6, имеющий в верхней части квадратную форму поперечного сечения.

При опоре долота 10 на забой скважины под действием осевой нагрузки полый шток 6 опускается, пружина 5 сжимается, зубчатый сектор 4 проворачивается и породоразрушающие органы 3 раскрываются. Так расширитель приводится в рабочее положение. В процессе забурки ствол скважины промывали через боковые пазы 2 корпуса расширителя 1. Гидродинамическое давление струи промывочной жидкости на контактирующие с лопастями 3 участки стенок скважины ускоряет разрушение пород, улучшает вынос разбуренной породы из-под лопастей расширителя 3, уменьшает интервал забурки и сокращает время расширения скважины.

Внутренний диаметр корпуса 1 в интервале от седла 18 до верхних торцов боковых пазов 2 превышает максимальный диа-