RU132833U1

RU132833U1 - WEDGE DIVERS

Info

Publication number: RU132833U1
Application number: RU2012138813/03U
Authority: RU
Inventors: Марат Ноильевич Даутов; Роберт Рифович Ашимов; Сергей Александрович Буйлов; Анатолий Николаевич Шестаков
Original assignee: Открытое акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Бурсервис"
Priority date: 2012-09-10
Filing date: 2012-09-10
Publication date: 2013-09-27

Abstract

Отклонитель клиновой, содержащий клин-отклонитель, опору, плашку с зубьями на внешней поверхности, срезной винт, шарнир, выполненный в виде полумуфты, имеющий неупругую и упругую часть, неупругая часть полумуфты жестко соединена с клином-отклонителем, а упругая часть полумуфты расположена в верхней части корпуса опоры с возможностью качательного движения по поверхности пальца, соединяющего их, опора выполнена в виде корпуса цилиндрической формы и распорного клина, размещенного в зазоре между упругой частью полумуфты и корпусом и закрепленного срезным винтом, отличающийся тем, что распорный клин выполнен в форме конуса, на боковой поверхности которого выполнены две наклонные поверхности с противоположных сторон, по одной из которых перемещается упругая часть полумуфты, а по другой плашка, плашка на внутренней поверхности выполнена в виде паза, а на части опоры, выполненной в виде конуса, имеется выступ, по форме соответствующий пазу плашки.A wedge deflector comprising a deflector wedge, a support, a die with teeth on the outer surface, a shear screw, a hinge made in the form of a half coupling having an inelastic and elastic part, the inelastic part of the coupling half is rigidly connected to the deflector, and the elastic part of the coupling half is located in the upper parts of the support body with the possibility of rocking motion on the surface of the finger connecting them, the support is made in the form of a cylindrical body and a spacer wedge placed in the gap between the elastic part of the coupling half and the body and fixed a shear screw, characterized in that the expansion wedge is made in the form of a cone, on the lateral surface of which there are two inclined surfaces from opposite sides, one of which moves the elastic part of the coupling half, and the other die, the die on the inner surface is made in the form of a groove, and on the part of the support, made in the form of a cone, there is a protrusion in shape corresponding to the groove of the die.

Description

Отклонитель клиновойWedge diverter

Полезная модель относится к буровой технике, в частности, к механическим отклонителям с использованием клина-отклонителя. Оно может быть использовано для прорезания «окна» в обсадной колонне и забуривании бокового ствола в скважину с использованием клина-отклонителя и узла опоры (якоря), закрепленного на стенках скважины.The invention relates to drilling equipment, in particular to mechanical deflectors using a deflector wedge. It can be used to cut a “window” in the casing and drill the sidetrack into the well using a deflector wedge and a support assembly (anchor) mounted on the walls of the well.

Известен отклонитель [АС №1089224, МПК E21B 7/08, 15.12.1981 г.], содержащий переводник, спускной клин, клин-отклонитель с желобоообразной поверхностью, в котором клин-отклонитель связан с возможностью радиального перемещения с узлом опоры, в корпусе которого установлены выдвижные в радиальном направлении при взаимодействии с распорным корпусом плашки с узлом их фиксации. Отклонитель снабжен подпружиненным толкателем, установленным с возможностью взаимодействия его верхнего торца с клином-отклонителем и связанным хвостовой частью с помощью срезных элементов с распорным конусом, причем клин-отклонитель в нижней части имеет наклонную относительно оси отклонителя сквозную прорезь, а узел опоры - размещенный в прорези палец.Known deflector [AC No. 1089224, IPC E21B 7/08, 12/15/1981], comprising a sub, a deflecting wedge, a deflecting wedge with a groove-shaped surface, in which the deflecting wedge is connected with the possibility of radial movement with a support assembly, in the housing of which retractable in the radial direction are installed when interacting with the spacer body of the die with the unit for their fixation. The deflector is equipped with a spring-loaded pusher, installed with the possibility of interaction of its upper end with the deflector wedge and the associated tail part by means of shear elements with a spacer cone, the deflector wedge in the lower part having a through slot inclined relative to the deflector axis, and the support assembly located in the slot finger.

Недостатком известного технического решения является металлоемкость устройства, отсутствие гарантии получения заданного угла зарезки бокового ствола скважины из-за того, что не обеспечивается плотное прилегания клина к стенкам скважины и смещения нижней части инструмента за счет наличия прорези под углом к оси отклонителя. В прорези имеется палец, который перемещается вместе с клином в радиальном направлении, но нет фиксирующего элемента осуществляющего стопорение клина-отклонителя после плотного прилегания его боковой поверхности к стенке скважины. Следовательно, нижняя часть клина-отклонителя может свободно отклоняться и в противоположную сторону, образуя зазор между поверхностями контакта. Это в свою очередь приведет к изменению угла зарезки скважины, увеличению времени фрезерования окна в обсадной колонне. Нет гарантии плотного прилегания и верхней части клина-отклонителя в связи с тем, что стопоры, сдерживающие верхнюю часть клина-отклонителя от перемещения рассчитаны на работу в момент спуска компоновки, в процессе же фрезерования при зарезке «окна» стопроры срезаются и между верней частью клина и стенкой скважины появляется зазор, который приводит к повышению металлосъема клина при фрезеровании, увеличивает время фрезерования, изменяет угол зарезки, уменьшая надежность устройства в работе.A disadvantage of the known technical solution is the metal consumption of the device, the lack of a guarantee of obtaining a given angle of cutoff of the side wellbore due to the fact that the wedge does not fit snugly against the walls of the well and the lower part of the tool is offset due to the presence of a slot at an angle to the axis of the deflector. There is a finger in the slot, which moves along with the wedge in the radial direction, but there is no locking element for locking the deflecting wedge after a snug fit of its side surface to the well wall. Therefore, the lower part of the deflector wedge can freely deviate in the opposite direction, forming a gap between the contact surfaces. This in turn will lead to a change in the angle of the hole, increase the time for milling the window in the casing. There is no guarantee of a snug fit and the upper part of the deflecting wedge due to the fact that the stoppers that prevent the upper part of the deflecting wedge from moving are designed to work at the moment of lowering the layout, while milling when cutting the “window”, the stoppers are cut off and between the upper part of the wedge and a gap appears in the borehole wall, which leads to an increase in the metal removal of the wedge during milling, increases the milling time, changes the angle of the cut, reducing the reliability of the device in operation.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению - прототипом [RU 2148697, МПК E21B 7/08, 20.07.1998] является устройство в виде отклонителя клинового, содержащего клин-отклонитель, опору, плашку с зубьями на внешней поверхности, срезной болт, причем он содержит шарнир, выполненный в виде полумуфты, имеющей неупругую и упругую часть, неупругая часть полумуфты жестко соединена с клином-отклонителем, а упругая часть полумуфты расположена в корпусе опоры цилиндрической формы с возможностью качательного движения по поверхности пальца, соединяющего их, и зафиксирована от продольных перемещений жестким соединением торцов пальца с корпусом опоры, опора выполнена в виде корпуса цилиндрической формы и распорного клина, размещенного в зазоре между упругой частью и корпусом и закрепленного срезным болтом, полумуфта размещена в верхней части опоры в окне корпуса с возможностью перемещения и выхода нижней упругой части полумуфты к стенке обсадной колонны в окно, выполненное в задней части корпуса опоры цилиндрической формы, плашка на внутренней поверхности выполнена в виде выступа трапециевидной формы, а на части опоры, выполненной в виде распорного клина, имеется паз по форме соответствующий выступу.Closest to the proposed technical solution - the prototype [RU 2148697, IPC E21B 7/08, 07/20/1998] is a device in the form of a wedge diverter containing a wedge diverter, a support, a die with teeth on the outer surface, a shear bolt, and it contains a hinge made in the form of a half-coupling having an inelastic and elastic part, the inelastic part of the half-coupling is rigidly connected to the deflector wedge, and the elastic part of the half-coupling is located in the housing of the cylindrical support with the possibility of rocking motion on the surface of the finger connecting and , and fixed from longitudinal movements by rigid connection of the ends of the finger with the body of the support, the support is made in the form of a cylindrical body and a spacer wedge placed in the gap between the elastic part and the body and secured by a shear bolt, the coupling half is placed in the upper part of the support in the housing window with the possibility of movement and exit of the lower elastic part of the coupling half to the casing wall through a window made in the rear part of the cylindrical support body, the die on the inner surface is made in the form of a trapezium protrusion in the form of a shape, and on the part of the support, made in the form of a spacer wedge, there is a groove in the shape corresponding to the protrusion.

В прототипе при осевой нагрузке на клин-отклонитель возможно качение опоры относительно плашки, и отход клина от поверхности контакта, что негативно скажется на качестве вырезаемого окна, приведя к изменению угла зарезки скважины и увеличению времени фрезерования окна, наличие жестких связей, выполненных посредством сварки усложняет его сборку.In the prototype, with an axial load on the deflector wedge, the support can roll relative to the die and the wedge moves away from the contact surface, which will negatively affect the quality of the cut window, leading to a change in the hole angle and an increase in the window milling time, the presence of rigid joints made by welding complicates its assembly.

Технической задачей является разработка конструкции клинового отклонителя, которая упрощает сборку изделия, исключает качение, благодаря полному прижатию корпуса опоры по всей длине к обсадной колонне и исключению точки качения конструкции, тем самым обеспечивая повышенную надежность конструкции и ее эффективное применение.The technical task is to develop a design of the wedge diverter, which simplifies the assembly of the product, eliminates rolling due to the full pressing of the support body along the entire length to the casing and the exclusion of the rolling point of the structure, thereby providing increased reliability of the structure and its effective application.

Технический результат достигается тем, что отклонитель клиновой, содержащий клин-отклонитель, опору, плашку с зубьями на внешней поверхности, срезной винт, шарнир, выполненный в виде полумуфты, имеющий неупругую и упругую часть, неупругая часть полумуфты жестко соединена с клином-отклонителем, а упругая часть полумуфты, расположена в верхней части корпуса опоры с возможностью качательного движения по поверхности пальца, соединяющего их, опора выполнена в виде корпуса цилиндрической формы и распорного клина, размещенного в зазоре между упругой частью полумуфты и корпусом и закрепленного срезным винтом, причем распорный клин выполнен в форме конуса, на боковой поверхности которого выполнены две наклонные поверхности с противоположных сторон, по одной из которой перемещается упругая часть полумуфты, а по другой плашка, плашка на внутренней поверхности выполнена в виде паза, а на части опоры, выполненной в виде конуса, имеется выступ по форме соответствующий пазу плашки.The technical result is achieved by the fact that the wedge deflector containing the deflector wedge, the support, a die with teeth on the outer surface, a shear screw, a hinge made in the form of a half coupling having an inelastic and elastic part, the inelastic part of the half coupling is rigidly connected to the deflector wedge, and the elastic part of the coupling half is located in the upper part of the support body with the possibility of rocking motion on the surface of the finger connecting them, the support is made in the form of a cylindrical body and a spacer wedge placed in the gap between the other half of the coupling and the housing and fixed with a shear screw, and the spacer wedge is made in the form of a cone, on the lateral surface of which there are two inclined surfaces from opposite sides, one of which moves the elastic part of the half coupling, and the die on the inner surface is made on the other in the form of a groove, and on the part of the support, made in the form of a cone, there is a protrusion in shape corresponding to the groove of the die.

На фиг.1 (а-г) схематически представлен отклонитель клиновой в разрезе с сечениями А-А, Б-Б, В-В; на фиг.2 показана позиция клин-отклонителя после установки на забой/Figure 1 (a-d) schematically shows a wedge diverter in a section with sections aa, bb, bb; figure 2 shows the position of the wedge diverter after installation on the face /

Отклонитель клиновой (фиг.1а), содержащий клин-отклонитель 1, корпус 2, плашку 3 с зубьями на внешней поверхности, транспортные срезные винты 8, содержит шарнир в виде полумуфты с верхней неупругой частью и нижней упругой частью 4. Упругая часть полумуфты 4 закреплена на корпусе опоры 2 через прорезь пальцем 6 и может свободно поворачиваться относительно пальца 6 в пределах корпуса, что обеспечивает свободный поворот клина-отклонителя 1 относительно опоры. Внутри нижней части корпуса 2 размещен элемент опоры распорный клин 5 в форме конуса, на боковой поверхности которого выполнены две наклонные поверхности с диаметрально противоположных сторон. Одна наклонная поверхность служит для отклонения упругой части полумуфты 4 во время фиксирования опоры в скважине, вторая наклонная поверхность имеет выступ, наример, в виде «ласточкиного хвоста» и предназначена для выдвижения плашки 3. Плашка 3 имеет с одной стороны наклонную поверхность с пазом, например, в виде «ласточкиного хвоста» посредством которого она связана с опорой 5, с другой стороны имеются зубья обеспечивающие врезание в обсадную колонну и фиксацию опоры. Корпус 2 выполнен в виде полого цилиндра, с внутренним диаметром соответствующим максимальному диаметру опоры 5, имеет окно для плашки 3. Клин-отклонитель имеет наклонную поверхность в виде желоба для направления фрезы для вырезания окна. В месте соединения клина-отклонителя с неупругой частью полумуфты выполнена проточка диаметром соответствующим внутреннему диаметру корпуса 2 опоры и отверстие, в которое вставляется неупругая часть муфты и жестко крепиться осью 7 к клину-отклонителю. Корпус 2, опора 5 соединены срезными болтами 8, ограничивающими осевое перемещение корпуса 2 относительно опоры 5.The wedge deflector (figa), containing the deflecting wedge 1, body 2, die 3 with teeth on the outer surface, transport shear screws 8, contains a hinge in the form of a coupling half with an upper inelastic part and a lower elastic part 4. The elastic part of the coupling half 4 is fixed on the housing of the support 2 through the slot with a finger 6 and can freely rotate relative to the finger 6 within the housing, which provides free rotation of the wedge-deflector 1 relative to the support. Inside the lower part of the housing 2 there is a support element of a spacer wedge 5 in the form of a cone, on the lateral surface of which two inclined surfaces are made from diametrically opposite sides. One inclined surface serves to deflect the elastic part of the coupling half 4 during fixing the support in the well, the second inclined surface has a protrusion, for example, in the form of a “dovetail” and is designed to extend the die 3. The die 3 has on one side an inclined surface with a groove, for example , in the form of a “dovetail” by means of which it is connected with the support 5, on the other hand there are teeth that provide cutting into the casing and fixing the support. The housing 2 is made in the form of a hollow cylinder, with an inner diameter corresponding to the maximum diameter of the support 5, has a window for the die 3. The wedge-deflector has an inclined surface in the form of a groove for guiding the cutter for cutting the window. At the junction of the deflector wedge with the inelastic part of the coupling half, a groove is made with a diameter corresponding to the inner diameter of the support body 2 and a hole into which the inelastic part of the clutch is inserted and rigidly fixed with axis 7 to the deflector wedge. The housing 2, the support 5 are connected by shear bolts 8, limiting the axial movement of the housing 2 relative to the support 5.

Отклонитель клиновой работает следующим образом.The wedge diverter works as follows.

Отклонитель в собранном состоянии спускается в скважину на комплекте фрезеров до забоя. Производится разгрузка бурильной колонны с нагрузкой ~6 тонн. В процессе разгрузки происходит срезание транспортных срезных винтов опоры ограничивающих осевое перемещение корпуса опоры относительно распорного клина. После среза транспортных срезных винтов под действием нагрузки происходит перемещение вниз корпуса относительно распорного клина в форме конуса, при этом корпус толкает плашку по наклонной поверхности конуса и происходит ее плоскопараллельное выдвижение и врезание зубьями в обсадную колонну. При этом происходит прижатие корпуса опоры с клин-отклонителем к обсадной колонне с противоположной стороны от плашки. При движении корпуса опоры вниз также происходит движение вниз упругой части полумуфты и отклонение ее по наклонной поверхности распорного клина опоры, находящейся на противоположной стороне от плашки. Благодаря тому, что клин-отклонитель жестко связан с полумуфтой, которая в свою очередь, двигаясь по наклонной поверхности, поворачивает клин-отклонитель относительно оси и прижимает его к стенке скважины с противоположной стороны желоба клина в его верхней части. Нижняя часть клина-отклонителя прижимается к обсадной колонне со стороны желоба, таким образом, обеспечивается надежное прижатие клина-отклонителя в диаметрально противоположных точках. Благодаря полумуфте, выполняющей роль упругого элемента системы, отклонитель надежно фиксируется в обсадной колонне. В процессе фиксации отклонителя нагрузка доводится до 10 тонн при которой происходит срезка транспортного срезного винта клина-отклонителя и рассоединение фрезера и клина. После чего начинается фрезерование окна в обсадной колонне.The assembled deflector descends into the well on a set of milling cutters to the bottom. Drill string is unloaded with a load of ~ 6 tons. In the process of unloading, the shear transport screws of the support are cut off restricting the axial movement of the support housing relative to the spacer wedge. After the shear transport shears are cut off under the influence of the load, the body moves downward relative to the cone-shaped expansion wedge, while the body pushes the die along the inclined surface of the cone and its plane-parallel extension and cutting by the teeth into the casing takes place. In this case, the support body is pressed against the casing diverter to the casing from the opposite side of the die. When the support housing moves downward, the elastic part of the coupling half also moves downward and deviates along the inclined surface of the support spacer wedge located on the opposite side of the die. Due to the fact that the wedge-deflector is rigidly connected with the coupling half, which, in turn, moving along an inclined surface, rotates the wedge-deflector about the axis and presses it against the borehole wall from the opposite side of the wedge trough in its upper part. The lower part of the deflecting wedge is pressed against the casing from the side of the trench, thus, reliable pressing of the deflecting wedge at diametrically opposite points is ensured. Thanks to the coupling half acting as an elastic element of the system, the deflector is securely fixed in the casing. In the process of fixing the deflector, the load is brought up to 10 tons at which the transport shear screw of the deflector wedge is cut off and the milling cutter and wedge are disconnected. Then begins the milling of the window in the casing.

В предлагаемом отклонителе клиновом основные элементы выполняются предпочтительно из стали 40ХН. Полумуфта и палец выполняются из стали, рассчитанной на прочность более высокую, чем возникающие нагрузки на отклонитель. Транспортные срезные винты выполняются из стали обеспечивающей необходимое усилие среза.In the proposed whipstock, the main elements are preferably made of steel 40XH. The coupling half and the pin are made of steel, designed for strength higher than the arising loads on the deflector. Transport shear screws are made of steel providing the necessary shear force.

По сравнению с прототипом предлагаемая полезная модель имеет преимущества:Compared with the prototype, the proposed utility model has advantages:

- простота сборки отклонителя клинового без использования сварки, однозначное соединение клина-отклонителя и опоры;- ease of assembly of the wedge diverter without welding, an unambiguous connection of the diverter wedge and the support;

- за счет шарнирного соединения и свободного поворота полумуфты относительно корпуса опоры обеспечивается «гибкость» отклонителя при спуске компоновки;- due to the swivel and free rotation of the coupling half relative to the housing of the support provides "flexibility" of the deflector when lowering the layout;

- опора прижимается всей противоположной от плашки поверхностью к обсадной колонне, что гарантирует дополнительную фиксацию;- the support is pressed against the entire casing surface opposite from the die to the casing, which guarantees additional fixation;

- полумуфта выполняет роль упругого элемента, благодаря которому выбираются все зазоры и неточности при изготовлении инструмента и происходит надежная фиксация опоры- the coupling half plays the role of an elastic element, due to which all gaps and inaccuracies are selected in the manufacture of the tool and reliable support is fixed

Совокупность указанных преимуществ позволяет обеспечить выполнение поставленной технической задачи.The combination of these advantages allows us to ensure the implementation of the technical task.

Claims

A wedge deflector comprising a deflector wedge, a support, a die with teeth on the outer surface, a shear screw, a hinge made in the form of a half coupling having an inelastic and elastic part, the inelastic part of the coupling half is rigidly connected to the deflector, and the elastic part of the coupling half is located in the upper parts of the support body with the possibility of rocking movement on the surface of the finger connecting them, the support is made in the form of a cylindrical body and a spacer wedge placed in the gap between the elastic part of the coupling half and the body and fixed a shear screw, characterized in that the expansion wedge is made in the form of a cone, on the side surface of which there are two inclined surfaces from opposite sides, one of which moves the elastic part of the coupling half, and on the other die, the die on the inner surface is made in the form of a groove, and on the part of the support, made in the form of a cone, there is a protrusion in shape corresponding to the groove of the die.