Результат интеллектуальной деятельности: Устройство для вырезания участка обсадной колонны в скважине

Изобретение относится к области нефтяной и горной промышленности и может быть использовано для вырезания участка обсадной колонны в скважине.

Известно устройство для вырезания участка колонны труб в скважине (патент RU 2110665, МПК E21B 29/00, опубл. 10.05.1998), содержащее корпус с пазами, в пазах шарнирно закреплены выдвижные резцы с возможностью взаимодействия с поршнем гидравлического привода, выполненного в виде полого цилиндра с буртом и оканчивающегося клиновой поверхностью, взаимодействие осуществляется в плоскости режущей кромки резцов, перпендикулярной оси устройства, а в плоскости выдвижения резцов в корпусе выполнены радиальные каналы, направленные в зону вырезания, выдвижные резцы фиксируются в крайнем выдвинутом и транспортном положениях за счет наличия верхней и нижней опорных плоскостей и пружины, установленной в канавке, выполненной в корпусе и выдвижных резцах в зоне их выдвижения.

Недостатками конструкции данного устройства являются: быстрый износ узлов устройства из-за высокого рабочего давления, создаваемого в процессе работы устройства, и невозможность промывки скважины в интервале вырезанной части обсадной колонны сразу после вырезания.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для вырезания участка обсадной колонны в скважине (патент RU 2518609, МПК E21B 29/00, опубл. 10.06.2014), содержащее корпус с ограничителем в виде кольцевого выступа, центратором и пазами, шарнирно закрепленные в пазах корпуса выдвижные резцы, выполненные с возможностью фиксации в крайнем выдвинутом и транспортном положениях, радиальные каналы, выполненные в корпусе в плоскости выдвижения резцов и направленные в зону вырезания, гидравлический привод, размещенный в кольцевой полости корпуса над выдвижными резцами и выполненный в виде полого поршня с буртом наверху и оснащенного штуцером, причем в корпусе над ограничителем выполнены три радиальных канала, герметично перекрытых полой втулкой, выполненной с седлом под шар, и с возможностью осевого перемещения вниз под действием избыточного гидравлического давления в полости устройства и фиксации в корпусе. В данном устройстве для резки трубы обсадной колонны резцы выдвигаются под действием давления жидкости. Давление жидкости снижается штуцером и для каждой глубины вырезаемого участка трубы подбирается отдельное устройство со штуцером, обеспечивающим необходимый перепад давления жидкости. Одно устройство выполненное для резки трубы на заданной глубине не может применяться для резки трубы на другой глубине, так как на другой глубине перепад давления (зависящий от столба жидкости) другой.

Задачей изобретения является унификация конструкции.

Поставленная задача решается тем, что в устройстве для вырезания участка обсадной колонны в скважине, содержащем корпус с ограничителем в виде кольцевого выступа, центратором и пазами, шарнирно закрепленные в пазах корпуса выдвижные резцы, выполненные с возможностью фиксации в крайнем выдвинутом и транспортном положениях, радиальные каналы, выполненные в корпусе в плоскости выдвижения резцов и направленные в зону вырезания, гидравлический привод, размещенный в кольцевой полости корпуса над выдвижными резцами и выполненный в виде полого поршня с буртом наверху и оснащенного штуцером, причем в корпусе над ограничителем выполнены три радиальных канала, герметично перекрытых полой втулкой, выполненной с седлом под шар, и с возможностью осевого перемещения вниз под действием избыточного гидравлического давления в полости устройства и фиксации в корпусе, новым является то, что на нижнем конце внутренней стенки полого поршня имеется кольцевой выступ, причем в полости полого поршня с возможностью осевого перемещения и фиксации от перемещения вниз находится верхний конец полого цилиндра, внутренний диаметр которого выбран больше внутреннего диаметра штуцера причем нижний конец этого цилиндра выполнен с коническим торцом, взаимодействующим с наклонной поверхностью выдвижных резцов, причем полый цилиндр проходит через отверстие кольцевой перегородки, выполненной на внутренней боковой стенке кольцевой полости корпуса, причем над перегородкой находится пружина сжатия, удерживающая полый поршень с полым цилиндром в крайнем верхнем положении, причем под перегородкой на наружной боковой стенке полого цилиндра имеется кольцевой выступ, причем полый цилиндр подпружинен пружиной сжатия, расположенной между его кольцевым выступом и перегородкой, причем пружина сжатия, расположенная над перегородкой корпуса, имеет упругую силу, которая больше упругой силы пружины сжатия, расположенной под перегородкой.

На фиг. 1 схематично изображено устройство в продольном разрезе; на фиг. 2 изображен вид устройства, поясняющий принцип его работы.

Устройство для вырезания участка обсадной колонны в скважине содержит корпус 1 (фиг. 1) с ограничителем в виде кольцевого выступа 2, центратором 3 и пазами 4. Шарнирно, с помощью осей, закрепленные в пазах 4 корпуса 1 выдвижные резцы 5, выполненные с возможностью фиксации в крайнем выдвинутом и транспортном положениях. Радиальные каналы 6, выполненные в корпусе 1 в плоскости выдвижения резцов 5 и направленные в зону вырезания. Гидравлический привод 7, размещенный в кольцевой полости 8 корпуса над выдвижными резцами 5 и выполненный в виде полого поршня 9 с буртом 10 наверху и оснащенного штуцером 11. В корпусе 1 над ограничителем выполнены три радиальных канала 12, герметично перекрытых полой втулкой 13. Она выполнена с седлом 14 под шар и с возможностью осевого перемещения вниз под действием избыточного гидравлического давления в полости устройства и фиксации в корпусе. В верхнем положении, когда три радиальных канала 12 закрыты, полая втулка 13 фиксируется стопорным винтом 15, а в нижнем положении - стопорным разрезным кольцом 16. На нижнем конце внутренней стенки полого поршня 9 имеется кольцевой выступ 17. В полости полого поршня 9 с возможностью осевого перемещения и фиксации от перемещения вниз находится верхний конец полого цилиндра 18. Для фиксации полого цилиндра 18 на верхнем конце наружной боковой стенки этого цилиндра имеется кольцевой выступ 19. Внутренний диаметр полого цилиндра 18 выбран больше внутреннего диаметра штуцера 11. Нижний конец полого цилиндра 18 выполнен с коническим торцом 20, взаимодействующим с наклонной поверхностью 21 выдвижных резцов 5. Полый цилиндр 18 проходит через отверстие 22 кольцевой перегородки 23, выполненной на внутренней боковой стенке кольцевой полости 8 корпуса 1. Над перегородкой 23 находится пружина сжатия 24, удерживающая полый поршень 9 с полым цилиндром 18 в крайнем верхнем положении. Под перегородкой 23 на наружной боковой стенке полого цилиндра 18 имеется кольцевой выступ 25. Полый цилиндр 18 подпружинен пружиной сжатия 26, расположенной между его кольцевым выступом 25 и перегородкой 23. Пружина сжатия 24, расположенная над перегородкой 23 корпуса, имеет упругую силу, которая больше упругой силы пружины сжатия 26, расположенной под перегородкой. Благодаря этому условию пружина сжатия 24 преодолевает усилие другой пружины сжатия 26 и возвращает полый поршень 9 с полым цилиндром 18 в верхнее положение, когда радиальные каналы 12 открыты. Устройство для вырезания участка обсадной колонны в скважине работает следующим образом. Устройство в транспортном положении на конце колонны труб спускают в скважину до нужной глубины. Благодаря центратору 3 устройство располагается симметрично оси скважины. Далее подают в устройство промывочную жидкость и ротором вращают колонну труб с устройством. Под действием этой жидкости, из-за незначительного внутреннего диаметра штуцера 11, полый поршень 9 перемещается вниз, сжимая пружину 24. При этом промывочная жидкость через штуцер 11 и по внутренней полости полого цилиндра 18 движется вниз, не оказывая действия на этот цилиндр 18, так как внутренний диаметр полого цилиндра 18 выбран больше внутреннего диаметра штуцера 11. Перемещаясь вниз, полый поршень 9 своим кольцевым выступом 17 упирается на стенку перегородки 23 корпуса 1 и останавливается. При этом между кольцевым выступом 17 полого поршня 9 и кольцевым выступом 19 полого цилиндра 18 образуется зазор (как на фиг. 2). Под действием пружины сжатия 26 полый цилиндр 18 опускается вниз и его конический торец 20 давит на наклонные поверхности 21 выдвижных резцов 5. В результате этого, выдвижные резцы 5 выдвигаются наружу, поворачиваясь в пазах 4 корпуса 1 относительно своих осей. Радиальные каналы 6, выполненные в корпусе 1 в плоскости выдвижения выдвижных резцов, направляют резцы 5 в зону вырезания участка обсадной колонны. Далее производится прорезание трубы обсадной колонны до полного раскрытия выдвижных резцов 5 (фиг. 1 резцы изображены пунктирно). После этого переходят на режим вырезания участка обсадной колонны путем перемещения колонны труб с устройством вниз. При этом рабочие поверхности 27 выдвижных резцов 5 режут стенку обсадной колонны. После вырезания участка обсадной колонны в скважине до заданной длины вырезания, выключают ротор и насос. Затем опускают колонну труб с устройством вниз так, чтобы радиальные каналы 12 корпуса 1 располагались напротив верхнего интервала вырезаемого участка обсадной колонны. Сбрасывают в колонну труб шар 28, который садится на седло 14 полой втулки 13. Включив насос, создают в устройстве избыточное гидравлическое давление. В результате разрушается срезной винт 15 и полая втулка 13 перемещается вниз, разжимая стопорное разрезное кольцо 16 во внутренней кольцевой проточке, выполненной на корпусе 1. Полая втулка 13 упирается на кольцевой выступ 2 ограничителя и стопорится от перемещения вверх стопорным разрезным кольцом 16. При этом открываются радиальные каналы 12 корпуса 1, которые сообщают верхнею полость корпуса 1 с верхним интервалом вырезанного участка колонны. Промывочная жидкость через открытые радиальные каналы 12 в виде струи под высоким давлением воздействует на верхний интервал вырезанного участка обсадной колонны. Далее перемещают устройство до нижнего интервала вырезанного участка обсадной колонны. Одновременно устройство вращают с помощью ротора и подают насосом промывочную жидкость, которая вымывает шлам, грязь, металлическую стружку и цементную крошку из вырезанного участка обсадной колонны. После открытия радиальных каналов 12 корпуса 1 поступлению промывочной жидкости в кольцевую полость 8 корпуса 1 препятствует шар 28. Промывочная жидкость с надпоршневой кольцевой полости 8 вытесняется вниз через штуцер 11, который вместе с полым поршнем 9 под действием пружины сжатия 24 поднимается вверх. Полый поршень 9, взаимодействуя своим кольцевым выступом 17 на кольцевой выступ 19, поднимает вверх полый цилиндр 18. При этом пружина сжатия 26 сжимается под действием силы упругости пружины сжатия 24, так как его упругая сила больше упругой силы пружины сжатия 26. Таким образом устройство принимает исходное положение и его можно применять для вырезания другого участка обсадной колонны, расположенного на другой глубине скважины.

В предлагаемом устройстве для резки трубы обсадной колонны резцы выдвигаются под действием пружины сжатия. Упругая сила пружины сжатия не зависит от глубины вырезаемого участка трубы обсадной колонны. Поэтому, в отличии от прототипа, предлагаемое устройство может применяться для резки трубы на разной глубине. Этим ограничивается многообразие применяемых для резки труб устройств и тем самым обеспечивается унификация конструкции предлагаемого устройства.

Источники информации

1. Патент RU 2110665, МПК E21B 29/00, опубл. 10.05.1998.

2. Патент RU 2518609, МПК E21B 29/00, опубл. 10.06.2014.