RU2270316C1

RU2270316C1 - Device to increase bore diameter in open wells and inner pipe diameter in cased wells

Info

Publication number: RU2270316C1
Application number: RU2004125500/03A
Authority: RU
Inventors: Наиль Габдулбариевич Ибрагимов (RU); Наиль Габдулбариевич Ибрагимов; Габдрашит Султанович Абдрахманов (RU); Габдрашит Султанович Абдрахманов; Ильгиз Камаевич Кашапов (RU); Ильгиз Камаевич Кашапов; Равиль Рустамович Ибатуллин (RU); Равиль Рустамович Ибатуллин; нов Нигамать н Хамитович Хамить (RU); Нигаматьян Хамитович Хамитьянов; Наиль Назымович Вильданов (RU); Наиль Назымович Вильданов
Original assignee: Открытое акционерное общество "Татнефть" им. В.Д. Шашина
Priority date: 2004-08-19
Filing date: 2004-08-19
Publication date: 2006-02-20

Abstract

FIELD: oil production industry, particularly to enlarge drilled holes.

SUBSTANCE: device comprises body made as two sections rigidly connected one to another. Each section has inclined slots and legs with teeth secured inside the slots. The legs cooperate with spring-loaded rod arranged inside each body section through pushers. The pushers are sealed against body surface. Inclined slots with legs are arranged in the sections so that when the slots are aligned leg surfaces span inner casing pipe surface or inner bore surface, which is continuously cut with leg teeth along the full perimeter thereof. The body sections are connected through bush with differently-directed threads and retained from mutual rotation by extensions and cuts engaged one to another and formed on end to be connected.

EFFECT: increased efficiency of vertical, horizontal and inclined bore diameter increase.

2 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к устройствам для увеличения диаметра ствола в необсаженных и внутреннего диаметра труб в обсаженных скважинах при изоляции в них зон осложнения бурения и ремонте трубными перекрывателями.The invention relates to the oil and gas industry, in particular to devices for increasing the diameter of the barrel in uncased and inner diameters of pipes in cased wells while isolating drilling complication zones and repair by pipe shutoffs in them.

Известно устройство, используемое при ремонте обсадных труб в скважине, содержащее корпус и установленные в нем с возможностью радиального перемещения поршни, имеющие режущие элементы, суммарно перекрывающие периметр обсадной трубы (патент РФ №2042792, кл. МПК Е 21 В 37/02, 1995 г.). Это устройство предназначено для очистки внутренней поверхности обсадных труб от асфальтосмолистых отложений парафина, ржавчины и цементной корки и не может использоваться для увеличения внутреннего диаметра обсадных труб с целью изоляции в них нарушений герметичности трубными перекрывателями, устанавливаемыми в диаметрально углубленную и откалиброванную внутреннюю поверхность обсадных труб, поскольку поршни с режущими элементами, реагируя на изменения величины действующего на них перепада давления, постоянно демпфируют и не могут обеспечить расширение и получение ровной поверхности в трубах.A device is known that is used in the repair of casing pipes in a well, comprising a housing and pistons installed in it with the possibility of radial movement, having cutting elements that total overlap the perimeter of the casing pipe (RF patent No. 2042792, class IPC E 21 V 37/02, 1995 .). This device is intended for cleaning the inner surface of casing pipes from asphalt-resinous deposits of paraffin, rust and cement peel and cannot be used to increase the inner diameter of casing pipes in order to isolate leakages in them with pipe blockers installed in the diametrically deepened and calibrated inner surface of casing pipes, since Pistons with cutting elements, reacting to changes in the magnitude of the pressure drop acting on them, constantly damp and could not m ensure expansion and obtaining a flat surface in the tubes.

Наиболее близким к заявляемому по технической сущности и количеству совпадающих существенных признаков является устройство для расширения скважин, включающее корпус с наклонными пазами и размещенным в нем подпружиненным штоком, лапы с зубками, закрепленные в наклонных пазах корпуса и взаимодействующие посредством толкателей со штоком (патент РФ №2172385, кл. МПК Е 21 В 7/28, 2001 г.).The closest to the claimed technical essence and the number of matching essential features is a device for expanding wells, comprising a housing with inclined grooves and a spring-loaded rod located therein, paws with teeth mounted in inclined grooves of the housing and interacting via pushers with a rod (RF patent No. 2172385 , class IPC E 21 B 7/28, 2001).

Недостатком этого устройства является то, что его нельзя применять в наклонных и горизонтальных скважинах, поскольку существует большой риск поломки бурильных труб, на которых спускают устройство в скважину. При этом инструмент изнашивается быстро, а скорость расширения слишком мала. Вследствие этого применение известного устройства в интервалах более 300 м экономически нецелесообразно. Кроме того, завоз бурильных труб для осуществления единичного ремонта обсадной колонны нецелесообразен, так как это связано с лишними материальными затратами.The disadvantage of this device is that it cannot be used in deviated and horizontal wells, since there is a high risk of breakage of drill pipes, which lower the device into the well. In this case, the tool wears out quickly, and the expansion speed is too low. As a result, the use of the known device in intervals of more than 300 m is not economically feasible. In addition, the importation of drill pipes for the implementation of a single repair of the casing string is impractical, as this is associated with unnecessary material costs.

Технической задачей изобретения является расширение технологических возможностей и повышение эффективности работы устройства.An object of the invention is to expand technological capabilities and increase the efficiency of the device.

Это достигается тем, что в описываемом устройстве для увеличения ствола в необсаженных и внутреннего диаметра труб в обсаженных скважинах, содержащем корпус с наклонными пазами и размещенным в нем подпружиненным штоком, лапы с зубками, закрепленные в наклонных пазах корпуса и взаимодействующие посредством толкателей со штоком, согласно изобретению корпус выполнен в виде двух последовательно соединенных секций, зафиксированных от вращения относительно друг друга, толкатели уплотнены относительно корпуса, их свободные концы соединены со штоком с возможностью радиальных перемещений относительно него, а наклонные пазы с лапами в каждой секции корпуса расположены так, что при их совмещении лапы образуют сплошную цилиндрическую поверхность, перекрывающую периметр обсадной трубы или ствола скважины при строгании их зубками лап без пропусков.This is achieved by the fact that in the described device for enlarging the trunk in uncased and inner diameters of pipes in cased wells, comprising a housing with inclined grooves and a spring-loaded rod placed therein, paws with teeth fixed in inclined grooves of the housing and interacting with pushers according to the rod, according to According to the invention, the housing is made in the form of two series-connected sections, fixed from rotation relative to each other, the pushers are sealed relative to the housing, their free ends are connected with the stem with the possibility of radial movements relative to it, and the inclined grooves with paws in each section of the body are located so that when they are combined, the paws form a continuous cylindrical surface that overlaps the perimeter of the casing or wellbore when planing them with paw teeth without gaps.

Это позволяет использовать устройство как в вертикальных, так и в наклонных, и горизонтальных скважинах без быстрого истирания бурильных труб, а также предотвратить преждевременный износ инструмента и ускорить за счет этого процесс расширения ствола скважины или внутреннего диаметра обсадных труб.This allows you to use the device in both vertical and inclined, and horizontal wells without quick attrition of the drill pipe, as well as to prevent premature tool wear and to accelerate the process of expanding the borehole or the inner diameter of the casing.

Другим отличием заявляемого устройства является то, что соединение секций корпуса между собой выполнено в виде втулки с разнонаправленными резьбами, а фиксирование секций корпуса от вращения относительно друг друга - в виде выступов и прорезей, выполненных на торцах соединяемых концов секций корпуса и стягиваемых втулкой во взаимное зацепление.Another difference of the claimed device is that the connection of the sections of the casing is made in the form of a sleeve with multidirectional threads, and the fixing of the sections of the casing from rotation relative to each other is in the form of protrusions and slots made at the ends of the connected ends of the sections of the casing and pulled together by the sleeve in mutual engagement .

Это в совокупности обеспечивает жесткость соединения секций корпуса между собой, что повышает надежность и работоспособность устройства.This together ensures the rigidity of the connection of the sections of the housing to each other, which increases the reliability and availability of the device.

На фиг.1 показано устройство согласно изобретению в транспортном положении, продольный разрез; на фиг.2 - то же, при калибровании и увеличении внутреннего диаметра обсадных труб в скважине; на фиг.3 - сечение А-А на фиг.2; на фиг.4 - сечение Б-Б на фиг.2 (увеличено).Figure 1 shows a device according to the invention in a transport position, a longitudinal section; figure 2 is the same, when calibrating and increasing the inner diameter of the casing in the well; figure 3 is a section aa in figure 2; figure 4 is a section bB in figure 2 (enlarged).

Устройство для увеличения диаметра ствола в необсаженных и внутреннего диаметра труб в обсаженных скважинах (фиг.1) содержит корпус 1 с центральным проходным каналом 2, состоящий из двух последовательно соединенных секций 3, каждая из которых имеет наклонные пазы 4 типа «ласточкин хвост», в которых закреплены лапы 5 с твердосплавными зубками 6, шарнирно соединенные с толкателями 7, уплотненными уплотнениями 8 относительно корпуса 1 и взаимодействующими своими свободными концами 9 с нижними концами штоков 10, установленных в проходном канале 2 корпуса 1 и имеющих кольцевые выступы 11 с прорезями 12 (фиг.2, 4), в которых размещены свободные концы 9 толкателей 7 с возможностью радиальных перемещений относительно штоков 10. Причем наклонные пазы 4 с лапами 5 одной секций 3 смещены по периметру корпуса 1 относительно пазов и лап другой секции так, что при их совмещении лапы 5 обоих секций 3 образуют сплошную цилиндрическую поверхность, перекрывающую весь периметр обсадной трубы без пропусков. Штоки 10 подпружинены пружинами 13, одни концы которых опираются на наружные кольцевые выступы 14 штоков 10, а другие - на упоры 15, закрепленные в верхних концах секций 3 корпуса 1. На сопрягаемых торцах секций 3 корпуса 1 выполнены выступы 16 и прорези 17 (фиг.1, 3), входящие во взаимное зацепление аналогично шлицевому соединению, а на наружных поверхностях соединяемых концов секций 3 выполнены левая 18 и правая замковая 19 резьбы, на которые навинчена втулка 20 с ответными резьбами 18 и 19. Секции 3 корпуса 1 имеют переходники 21 и 22 для соединения соответственно с колонной приводных труб (НКТ или бурильных) и долотом (не показаны).A device for increasing the diameter of the trunk in uncased and inner diameters of pipes in cased wells (FIG. 1) comprises a housing 1 with a central passage 2, consisting of two series-connected sections 3, each of which has slanted dovetail grooves 4, in which are fixed paws 5 with carbide teeth 6, pivotally connected to the pushers 7, sealed with seals 8 relative to the housing 1 and interacting with their free ends 9 with the lower ends of the rods 10 installed in the passage channel 2 of the housing 1 and having annular protrusions 11 with slots 12 (FIGS. 2, 4), in which the free ends 9 of the pushers 7 are located with the possibility of radial movements relative to the rods 10. Moreover, the inclined grooves 4 with the legs 5 of one section 3 are offset along the perimeter of the housing 1 relative to grooves and paws of the other section so that when they are combined, the paws 5 of both sections 3 form a continuous cylindrical surface that overlaps the entire perimeter of the casing without gaps. The rods 10 are spring-loaded with springs 13, one end of which rests on the outer annular protrusions 14 of the rods 10, and the other on the stops 15, fixed at the upper ends of the sections 3 of the housing 1. On the mating ends of the sections 3 of the housing 1 there are protrusions 16 and slots 17 (Fig. 1, 3), which enter into mutual engagement similarly to a spline connection, and on the outer surfaces of the connected ends of the sections 3, the left 18 and right lock 19 threads are made, onto which the sleeve 20 is screwed with mating threads 18 and 19. The sections 3 of the housing 1 have adapters 21 and 22 for connection with a tubing string (tubing or drill string) and a chisel (not shown).

Устройство работает следующим образом (на примере расширения обсадных труб).The device operates as follows (for example, the expansion of casing).

С помощью переходника 21 устройство с верхним и нижним центраторами (не показаны) присоединяют к колонне приводных труб и спускают в необходимый интервал скважины (фиг.2). Затем в приводные трубы закачивают жидкость, которая, проходя через сопло долота, создает перепад давления, воздействующий на толкатели 7, перемещая их и связанные с ними лапы 5 по наклонным пазам 4 в рабочее положение до упора лап 5 в стенки обсадной трубы 23. Далее, поддерживая необходимый перепад давления в колонне приводных труб, придают ей возвратно-поступательное движение. При этом прижатые к стенкам обсадных труб лапы 5 своими зубками 6 строгают и увеличивают внутренний диаметр обсадных труб 23 до заданной величины, которую регулируют величиной вывода лап 5 в рабочее положение до упора их в торец 24 переходника 21. Благодаря жесткому прижатию лап 5 к стенкам обсадных труб 23 за счет реактивных сил сопротивления их и сил, создаваемых перепадом давления и весом приводной колонны при перемещении устройства вниз, исключается демпфирование лап 5 вследствие колебания, перепада давления в проходном канале 2 устройства. Это обеспечивает увеличение внутреннего диаметра обсадных труб путем строгания и получение гладкой поверхности в них, что необходимо для надежной изоляции повреждений обсадных колонн с помощью расширяемых в поперечном сечении трубных перекрывателей.Using the adapter 21, a device with upper and lower centralizers (not shown) is connected to the drive pipe string and lowered into the required interval of the well (Fig. 2). Then, liquid is pumped into the drive pipes, which, passing through the nozzle of the bit, creates a pressure drop acting on the pushers 7, moving them and their associated legs 5 along the inclined grooves 4 to the working position until the legs 5 rest in the walls of the casing 23. Further, maintaining the necessary pressure drop in the column of drive pipes, give it a reciprocating motion. At the same time, paws 5 pressed to the walls of the casing pipes with their teeth 6 plan and increase the inner diameter of the casing pipes 23 to a predetermined value, which is regulated by the size of the paws 5 being brought out to their working position against the end face 24 of the adapter 21. Due to the rigid pressing of the paws 5 to the walls of the casing pipes 23 due to reactive forces of resistance and forces created by the pressure drop and the weight of the drive column when moving the device down, excluded damping paws 5 due to fluctuations, pressure drop in the passage channel 2 of the device. This provides an increase in the inner diameter of the casing pipes by planing and obtaining a smooth surface in them, which is necessary for reliable isolation of damage to the casing strings by means of expandable pipe cross-sections in cross section.

Использование изобретения позволяет более эффективно расширять диаметры как в необсаженных, так и в обсаженных скважинах, как в вертикальных, так и в горизонтальных, и наклонно-направленных стволах. При этом в качестве приводных можно использовать как бурильные, так и насосно-компрессорные трубы.The use of the invention allows more efficient to expand the diameters in both uncased and cased wells, both in vertical and horizontal, and in directional shafts. At the same time, both drill and tubing can be used as drive pipes.

Claims

1. A device for increasing the diameter of the barrel in uncased and inner diameters of pipes in cased holes, comprising a body with inclined grooves and a spring-loaded rod located therein, paws with teeth fixed in inclined grooves of the body and interacting with pushers with a rod, characterized in that the body made in the form of two series-connected sections, fixed from rotation relative to each other, pushers are sealed relative to the body, their free ends are connected to the rod with the possibility of ra ialnyh movements relative to it, and the inclined grooves with claws on each section of the housing are arranged so that, when mating legs form a continuous cylindrical surface overlying the perimeter of the casing or borehole in planing their paws teeth without gaps.

2. The device according to claim 1, characterized in that the connection of the sections of the housing to each other is made in the form of a sleeve with multidirectional threads, and the fixation of the sections against rotation relative to each other is in the form of protrusions and slots made at the ends of the connected ends of the sections of the housing and pulled together by a sleeve in mutual engagement.