RU2598955C2

RU2598955C2 - Модульный скважинный инструмент

Info

Publication number: RU2598955C2
Application number: RU2013147939/03A
Authority: RU
Inventors: Йерген ХАЛЛУНБЕК
Original assignee: Веллтек А/С
Priority date: 2011-03-30
Filing date: 2012-03-29
Publication date: 2016-10-10
Also published as: DK2505768T3; BR112013025305B1; US9518437B2; CN103459763A; AU2012234257A1; CN103459763B; AU2012234257B2; CA2831638C; CA2831638A1; MX339593B; US20140014315A1; EP2505768B1; BR112013025305A2; MY166699A; RU2013147939A; MX2013011048A; EP2505768A1; WO2012130939A1

Abstract

Изобретение относится к скважинному инструменту, который вытянут в продольном направлении и содержит: корпус инструмента; рычажное устройство, шарнирно установленное на оси поворота, закрепленной относительно корпуса инструмента, и перемещаемое между убранным положением и выдвинутым положением относительно корпуса инструмента; рычажный привод для перемещения рычажного устройства между указанными убранным и выдвинутым положениями. Причем рычажный привод установлен внутри корпуса инструмента и имеет первый торец и второй торец, соединяемые с торцами других рычажных приводов. При этом рычажный привод содержит: корпус поршня с поршневой камерой, проходящей в продольном направлении скважинного инструмента, содержащий: первую часть корпуса поршня; вторую часть корпуса поршня, разъемно соединенную с первой частью корпуса поршня; поршневой элемент, установленный внутри корпуса поршня и соединенный с рычажным устройством. Причем поршневой элемент установлен с возможностью перемещения в корпусе поршня в продольном направлении скважинного инструмента. Технический результат заключается в повышении надежности скважинного инструмента. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 9 ил.

Description

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Данное изобретение относится к скважинному инструменту, который вытянут продольном направлении и содержит: корпус инструмента; рычажное устройство, перемещаемое между убранным положением и выдвинутым положением относительно корпуса инструмента; рычажный привод для перемещения рычажного устройства между убранным положением и выдвинутым положениями, имеющий первый торец и второй торец. Кроме того, данное изобретение относится к скважинной системе, содержащей скважинный инструмент в соответствии с изобретением, и рабочий инструмент.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Скважинные инструменты применяют для работ внутри стволов нефтяных и газовых скважин. Скважинные инструменты работают в очень жестких условиях и помимо прочего должны быть способны выдерживать воздействие коррозийных текучих сред, очень высоких температур и очень высоких давлений.

Чтобы избежать излишних и дорогостоящих перерывов в добыче нефти и газа, инструменты, применяемые в скважине, должны быть надежными, а в случае поломки должны без труда извлекаться из скважины. Часто инструменты применяют в скважинах на значительных глубинах, составляющих несколько километров, поэтому извлечение застрявших инструментов является дорогостоящей и трудоемкой операцией.

Зачастую скважинные инструменты часто являются частью более крупного бурового снаряда, который содержит инструменты различного функционального назначения. Буровой снаряд может содержать как транспортировочные средства для транспортировки бурового снаряда в скважине, так и рабочие инструменты для различных работ внутри скважины.

Были разработаны и испытаны различные решения для скважинных транспортировочных средств, называемых также скважинными тракторами. Транспортировочные средства в основном применяют для транспортировки буровых снарядов в горизонтальных или почти горизонтальных частях скважины, где для продвижения бурового снаряда недостаточно сил тяжести.

Скважинные инструменты являются сложными механическими конструкциями, зачастую выполняющими различные функции, при этом они должны быть надежными и способными работать в жестких условиях. Эти условия обуславливают высокие требования к применяемой механической конструкции, в том числе к качеству герметизации соединений и узлов, технологическим процессам, допускам и материалам.

Зачастую это приводит к применению сложных конструкций, которые, например, имеют легко повреждаемые внутренние гидравлические трубопроводы, с риском возникновения многочисленных протечек. Таким образом, существует потребность в скважинных инструментах, которые можно сравнительно просты и безопасны в сборке и последующей разборке, например, во время технического обслуживания или капитального ремонта.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Задача изобретения заключается в том, чтобы полностью или частично устранить вышеупомянутые недостатки уровня техники. В частности, изобретение направлено на создание усовершенствованного скважинного инструмента, в котором число компонентов сокращено до минимально возможного с целью уменьшения потребности в создании соединений, причем чтобы инструмент можно было собрать из модулей без использования специального оборудования и инструментов.

Указанные, а также различные другие задачи, преимущества и признаки, раскрытые в следующем ниже описании, присущи предложенному техническому решению, которое представляет собой скважинный инструмент, вытянутый в продольном направлении и содержащий: корпус инструмента; рычажное устройство, шарнирно установленное на оси поворота, закрепленной относительно корпуса инструмента, и перемещаемое между убранным положением и выдвинутым положением относительно корпуса инструмента; и рычажный привод для перемещения рычажного устройства между указанными убранным и выдвинутым положением, причем рычажный привод установлен внутри корпуса инструмента и имеет первый торец и второй торец, соединяемые с торцами других рычажных приводов; при этом рычажный привод содержит: корпус поршня с поршневой камерой, проходящей в продольном направлении скважинного инструмента, содержащий: первую часть корпуса поршня; вторую часть корпуса поршня, разъемно соединенную с первой частью корпуса поршня; и поршневой элемент, установленный внутри корпуса поршня и соединенный с рычажным устройством, причем поршневой элемент установлен с возможностью перемещения в корпусе поршня в продольном направлении скважинного инструмента.

В одном из вариантов скважинный инструмент, вытянутый в продольном направлении, может содержать: корпус инструмента; рычажное устройство, перемещаемое между убранным положением и выдвинутым положением относительно корпуса инструмента; рычажный привод для перемещения рычажного устройства между убранным положением и выдвинутым положением, причем рычажный привод имеет первый торец и второй торец и содержит: корпус поршня, имеющий поршневую камеру, проходящую в продольном направлении скважинного инструмента, и содержащий: первую часть корпуса поршня; вторую часть корпуса поршня, разъемно соединенную с первой частью корпуса поршня; и поршневой элемент, установленный внутри корпуса поршня и соединенный с рычажным устройством, причем поршневой элемент установлен с возможностью перемещения в корпусе поршня в продольном направлении скважинного инструмента.

В результате получена модульная конструкция, в которой заранее собранные модули могут быть установлены и соединены в корпусе инструмента, чем достигается простота и безопасность процессов сборки и разборки при выполнении необходимого технического обслуживания инструмента. Такое техническое обслуживание может осуществляться между двумя спусками, на буровой установке или на судне; поэтому для проведения таких работ по техническому обслуживанию можно обойтись без специального оборудования для обеспечения безопасности. Использование данного скважинного инструмента, содержащего двухкомпонентный корпус поршня и заранее собранные модули, позволяет выполнять техническое обслуживание без такого специального оборудования.

Предлагаемый скважинный инструмент может содержать по меньшей мере два рычажных устройства и по меньшей мере два привода.

Комбинированием в одном и том же корпусе различных модулей достигается простое техническое решение сборки и разборки скважинного инструмента на буровой установке или судне. Кроме того, создается скважинный инструмент с возможностью наращивания, адаптируемый в соответствии с конкретными параметрами работы, осуществляемой внутри скважины, который может иметь столько рычажных устройств, сколько требуется для выполнения конкретной задачи.

В одном из вариантов изобретения два рычажных устройства могут выдвигаться из корпуса в противоположных направлениях.

Выдвигание рычажных устройств в противоположных направлениях позволяет центрировать скважинный инструмент внутри ствола скважины или обсадной трубы.

Кроме того, корпус поршня может содержать один или более каналов пропускания текучей среды в одной или более стенках первой и/или второй части корпуса поршня.

Такое решение позволяет надежно защитить каналы для текучей среды твердым материалом корпуса поршня, получив устойчивую и надежную гидравлическую систему. Кроме того, не требуется дополнительных трубопроводов для транспортировки текучей среды от насоса к соседнему рычажному приводу.

Кроме того, рычажный привод может содержать пружинную деталь, установленную в корпусе поршня с возможностью воздействия на поршневой элемент для приложения к поршневому элементу нагрузки в первом направлении.

Тем самым получен рычажный привод, в котором в корпус поршня можно вставить пружину, после чего обеспечить герметичность корпус поршня, соединив вторую часть корпуса поршня с первой частью корпуса поршня. При соединении первой и второй частей корпуса поршня пружинную деталь можно предварительно напрячь, чтобы она могла нагружать поршневой элемент в направлении, противоположном направлению перемещения поршневого элемента текучей средой. Двухкомпонентный корпус, вмещающий пружинную деталь, представляет собой безопасную и надежную конструкцию, в которой пружина зафиксирована и находится под контролем, в том числе во время технического обслуживания.

При этом поршневой элемент может содержать первый и второй поршневой торец, причем пружинная деталь действует на второй поршневой торец для приложения нагрузки на поршневой элемент в первом направлении, а на первый поршневой торец действует текучая среда для приложения нагрузки на поршневой элемент во втором направлении, противоположном первому направлению.

Предусмотрена возможность предварительного напряжения указанной пружинной детали.

Пружинная деталь может представлять собой витую пружину, газовый поршень или другой упругий элемент, который будучи сжатым способен прикладывать силу к поверхности.

При этом пружинную деталь можно установить внутри поршневой камеры корпуса поршня. Поршневая камера имеет первый торец и второй торец, и расстояние между вторым поршневым торцом и первым торцом поршневой камеры меньше длины пружинной детали в ненапряженном состоянии.

Один или более каналов для текучей среды в одном рычажном приводе можно выполнить соединяемыми с одним или более каналами для текучей среды в другом рычажном приводе, введя соединители, обеспечивающие непроницаемое для текучей среды соединение.

Тем самым создается система с возможностью наращивания, гидравлический контур которой можно постоянно модифицировать в соответствии с числом применяемых модулей.

В одном из вариантов изобретения два или более рычажных привода могут быть установлены последовательно друг за другом в продольном направлении так, что второй торец первого рычажного привода расположен впритык к первому торцу второго и следующего рычажного привода.

При обзоре с конца скважинного инструмента в продольном направлении каждый поршневой элемент имеет площадь поперечного сечения, причем при обзоре с конца скважинного инструмента в продольном направлении имеет место поперечное наложение площадей поперечного сечения двух следующих друг за другом поршневых элементов.

Такое наложение площадей поперечного сечения поршневых элементов, позволяет увеличить площадь поперечного сечения поршневых элементов, чтобы занять больше свободного пространства внутри корпуса инструмента, то есть увеличить размеры поршневого торца и, следовательно, увеличить силу, прикладываемую поршневым элементом.

Корпус предлагаемого скважинного инструмента может содержать: первую часть корпуса инструмента и приводной узел, разъемно соединенный с первой частью корпуса инструмента и содержащий вторую часть корпуса инструмента и закрывающую деталь, разъемно соединенную со второй частью корпуса инструмента, причем вторая часть корпуса инструмента и закрывающая деталь образуют вместе непроницаемую для текучей среды камеру, в которой установлены два или более рычажных привода.

При этом корпус инструмента может содержать уплотняющий элемент, установленный между второй частью корпуса инструмента и закрывающей деталью.

При этом каждое из рычажных устройств может поворачиваться вокруг рычажной оси вращения, смещенной относительно осевой линии скважинного инструмента и перпендикулярной плоскости, содержащей указанную осевую линию.

При этом оси рычажные оси вращения двух следующих друг за другом рычажных устройств могут быть смещены в противоположных направлениях относительно осевой линии скважинного инструмента.

Кроме того, поршневой элемент можно соединить с рычажным устройством посредством червячного вала или зубчатой рейки, или шарнирного соединения, или выемки в поршневом элементе.

Поршневой элемент может содержать червячный вал, или зубчатую рейку, или шарнирное соединение, или выемку.

Кроме того, каждое из рычажных устройств может содержать колесо или анкерное устройство, или средство перфорирования обсадной колонны, или центрирующий механизм.

Кроме того, рычажный привод может содержать кривошип, соединяющий поршневой элемент с рычажным устройством.

Кривошип может содержать плечо кривошипа и вал кривошипа, так что плечо кривошипа соединено с поршневым элементом путем вхождения плеча кривошипа в выемку на поршневом элементе, и вал кривошипа соединен с рычажным устройством за счет наличия геометрического элемента, входящего в зацепление с геометрическим элементом на рычажном устройстве.

Заявленное изобретение относится также к скважинной системе, содержащей скважинный инструмент в соответствии с приведенными выше вариантами изобретения, и рабочий инструмент, соединенный со скважинным инструментом для продвижения вперед в скважину или ствол скважины.

Рабочий инструмент может представлять собой толкающее устройство, ключевое устройство, фрезерный инструмент, бурильный инструмент, каротажный прибор или другое подобное устройство.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Ниже изобретение и различные его преимущества описаны более подробно со ссылками на прилагаемые чертежи, где для примера показаны некоторые частные варианты осуществления изобретения, не имеющие ограничительного характера. На чертежах изображено следующее:

фиг.1 - изображение бурового снаряда, содержащего скважинный приводной агрегат;

фиг.2 - вид сверху части скважинного инструмента, в котором одно рычажное устройство выдвинуто, а другое рычажное устройство убрано;

фиг.3 - поперечный разрез рычажного привода;

фиг.4 - вид сбоку части скважинного инструмента с убранным рычажным устройством;

фиг.5 - изображение части корпуса инструмента;

фиг.6 - поперечный разрез (поперек продольного направления) скважинного инструмента;

фиг.7 - изображение части корпуса инструмента с выдвинутым рычажным устройством;

фиг.8а и 8b - изображения скважинных инструментов с различными рычажными устройствами.

Все чертежи выполнены с высокой степенью схематичности и не обязательно в масштабе. На этих чертежах показаны только те детали, которые необходимы для пояснения сущности изобретения, другие же детали опущены или лишь предполагаются.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

На фиг.1 изображен буровой снаряд 10, содержащий скважинный инструмент 11, подвешенный в стволе скважины или обсаженной скважине. Скважинный инструмент содержит несколько рычажных устройств 60, выдвинутых из скважинного инструмента в направлении обсадной колонны или боковых стенок скважины. Рычажные устройства 60 можно перемещать между убранным положением и выдвинутым положением. Рычажные устройства могут иметь различные функциональные назначения и могут содержать колеса, анкерные элементы, центрирующие механизмы или другие средства, необходимые для обеспечения возможности перемещения между убранным и выдвинутым положениями. Таким образом, скважинный инструмент 11 может иметь различные функциональные назначения в зависимости от конфигурации рычажных устройств 60. Скважинный инструмент 11 применим в качестве транспортировочного средства, выдвинутые колеса которого вращаются для продвижения вперед скважинного инструмента или скважинного снаряда. Скважинный инструмент 11 применим и как анкерное устройство для крепления бурового снаряда в скважине, или как центрирующий механизм для позиционирования бурового снаряда в стволе или обсадной трубе скважины.

Скважинный инструмент 11, который имеет продолговатую форму, содержит один или более корпусов 54 инструмента, установленных вплотную так, что их соответствующие торцы соединяются друг с другом. При этом скважинный инструмент 11 содержит группу рычажных устройств 60 и группу рычажных приводов 40. На фиг.2 два рычажных устройства 60 показаны соответственно в выдвинутом положении и в убранном положении с целью иллюстрации, поскольку в общем случае в предлагаемом скважинном инструменте рычажные устройства перемещаются синхронно, когда все рычажные устройства одновременно либо убраны, либо выдвинуты. В убранном положении рычажные устройства 60 по существу полностью укрыты в корпусе 54 инструмента, как показано на фиг.4.

На фиг.3 показан рычажный привод 40 для перемещения рычажного устройства 60 между убранным положением и выдвинутым положением. Рычажный привод 40 установлен в корпусе 54 скважинного инструмента 11, являющегося частью бурового снаряда 10. Рычажный привод 40 имеет первый торец 401 и второй торец 402, соединяемые с торцами других рычажных приводов. Рычажный привод 40 содержит корпус 41 поршня, имеющий поршневую камеру 42, проходящую в продольном направлении скважинного инструмента 11. Корпус 41 поршня разделен на первую часть 45 корпуса поршня и вторую часть 46 корпуса поршня. Первая и вторая части корпуса поршня имеют разъемное соединение, например, при помощи болта, идущего от второго торца 402 через вторую часть 46 корпуса поршня и входящего в резьбовое соединение с первой частью 45 корпуса поршня.

Поршневая камера 42 корпуса 41 поршня проходит в продольном направлении в обеих частях корпуса поршня. Первая часть 45 корпуса поршня определяет первый торец 43а поршневой камеры 42; вторая часть 46 корпуса поршня определяет второй торец 43b поршневой камеры 42. В корпусе 41 поршня установлен поршневой элемент 47, перемещаемый в продольном направлении скважинного инструмента 11. Поршневой элемент 47 соединен с рычажным устройством 60 и обеспечивает перемещение рычажного устройства взад и вперед между убранным и выдвинутым положением. В первом направлении ко второму торцу 43b поршневой элемент 47 перемещается текучей средой, действующей на первую поверхность 48 поршня. Как более подробно описано ниже, текучую среду подают по каналу 80а для текучей среды в часть поршневой камеры 42 перед поршневым элементом 47.

Рычажный привод 40 содержит также пружинную деталь 44, расположенную внутри корпуса 41 поршня и предназначенную для продвижения поршневого элемента 47 во втором направлении, противоположном первому направлению, к первому торцу 43а поршневой камеры 42. Когда поршневой элемент 47 и пружинная деталь 44 установлены в поршневой камере 42 корпуса 41 поршня, а первая и вторая части 45, 46 корпуса поршня соединены, пружинная деталь 47 имеет небольшое предварительное нагружение для сохранения положения поршня в поршневой камере 42. В изображенной конструкции пружинная деталь 44 - витую пружину. Специалисту понятно, что витую пружину можно заменить, например, газовым поршнем или другим упругим элементом, который будучи сжатым способен прикладывать силу к поверхности.

В стенках первой части 45 корпуса поршня имеется канал 80а для текучей среды для подачи в поршневую камеру 42 текучей среды, например, рабочей жидкости. Канал 80а для текучей среды идет от первого торца 401 рычажного привода 40 и входит в поршневую камеру 42. В стенках первой части 45 корпуса поршня имеется дополнительный канал 80b для подачи текучей среды в возможно имеющиеся следующие рычажные приводы. Канал 80b для текучей среды соединен с каналом 80а для текучей среды, причем в первом торце 401 можно предусмотреть входное отверстие, общее для обоих каналов для текучей среды. В альтернативном варианте каналы 80а, 80b для текучей среды могут иметь и отдельные входные отверстия, расположенные в первом торце. Канал 80b для текучей среды идет от канала 80b для текучей среды к каналу 80с для текучей среды, предусмотренному в стенке второй части 46 корпуса поршня. Канал 80b для текучей среды в первой части 45 корпуса поршня можно соединить с каналом 80с для текучей среды во второй части 46 корпуса поршня, применив соединительную муфту, обеспечивающую соединение, непроницаемое для текучей среды. Канал 80с для текучей среды проходит от одного торца второй части 46 корпуса поршня до второго торца 402 рычажного привода 40. Часть текучей среды, поступающей в канал 80а для текучей среды, отводится в канал 80b для текучей среды и перемещается через первую часть 45 корпуса поршня в канал 80 с для текучей среды, расположенный в стенке второй части 46 корпуса поршня. Из канала 80с для текучей среды текучая среда перемещается в канал для текучей среды, расположенный в возможно имеющемся следующем корпусе поршня.

Таким образом, рычажный привод 40 содержит встроенный контур циркуляции текучей среды в виде каналов для текучей среды, выполненных в стенках корпуса поршня 41. Чтобы обеспечить больший контур циркуляции текучей среды без необходимости во внешнем трубопроводе для соединения отдельных приводных устройств, можно скомбинировать вместе группу приводных устройств. Каналы для текучей среды расположенных последовательно поршневых корпусов соединены средствам соединения (не показаны), обеспечивающих непроницаемость для текучей среды.

Как показано на фиг.3, привод содержит также кривошип 70, образованный плечом 72 кривошипа и валом 71 кривошипа. Кривошип 70 соединяет поршневой элемент 47 с рычажным устройством 60, преобразуя поперечное движение во вращающую силу. В альтернативной конструкции скважинного инструмента рычажное устройство 60 может соединяться непосредственно с поршневым элементом 47, так что рычажное устройство и поршень движутся в одной плоскости. Как показано на чертежах, плечо 72 кривошипа соединено с поршневым элементом 47 путем установки плеча кривошипа в выемке поршневого элемента. При этом плечо 72 кривошипа может соединяться с поршневым элементом 47 любым другим известным специалистам образом, например, посредством зубчатой рейки или червячного вала, или скользящего шарнирное соединения.

Когда поршень совершает возвратно-поступательные движения, плечо 72 кривошипа следует за поршневым элементом 47, вызывая вращение вала 71 кривошипа в заданном угловом диапазоне. Когда давление текучей среды в поршневой камере 42 превышает силу пружинной детали 44, поршневой элемент 47 и, следовательно, свободный конец плеча 72 кривошипа перемещается в направлении второго торца рычажного привода 40. Это в свою очередь заставляет вал кривошипа вращаться против часовой стрелки.

Вал 71 кривошипа соединен с рычагом 61 рычажного устройства 60. В изображенной конструкции вал 71 кривошипа имеет зубчатый профиль 73, соответствующий аналогичному профилю (не показан) в отверстии рычага. Таким образом, вал 71 кривошипа и рычаг имеют зацепление, и вращающая сила передается с вала 71 кривошипа на рычаг 61. В изображенной конструкции при движении поршня в направлении второго торца 402 рычажного привода 40 рычажное устройство 60 перемещается из убранного положения в выдвинутое положение. И наоборот, рычажное устройство 60 перемещается в направлении убранного положения, когда пружина продвигает поршень в направлении первого торца рычажного привода 40.

Как показано на фиг.6, корпус 54 скважинного инструмента 11 содержит первую часть 55 корпуса инструмента и приводной узел 500, разъемно соединенный с первой частью 55 корпуса инструмента. Приводной узел содержит вторую часть 56 корпуса инструмента и закрывающую деталь 59, разъемно соединенную с боковой поверхностью второй части 56 корпуса инструмента. Вместе вторая часть 56 корпуса инструмента и закрывающая деталь 59 образуют непроницаемую для текучей среды камеру, причем вторая часть 56 корпуса инструмента содержит полость 57. В изображенной конструкции закрывающая деталь - листообразный элемент; при этом закрывающая деталь может иметь любую геометрическую форму, подходящую для создания непроницаемой для текучей среды камеры вместе со второй частью 56 корпуса инструмента. Как показано на фиг.5, в непроницаемой для текучей среды камере (полости) расположено четыре рычажных привода 40, каждый из которых посредством плеча 72 кривошипа перемещает рычажное устройство 60. Геометрическая форма полости по существу соответствует геометрической форме рычажных приводов 40, при этом корпусы поршня рычажных приводов 40 опираются на нижнюю поверхность 572 полости 57.

При установке во второй части 56 корпуса инструмента, приводы 40 расположены последовательно друг за другом в продольном направлении, так что второй торец предыдущего рычажного привода находится впритык с первым торцом следующего за ним рычажного привода. При этом каналы для текучей среды следующих друг за другом поршневых цилиндров могут, помимо прочего, соединяться описанным выше образом. Поршневая камера 42 и, следовательно, поршень в каждом из рычажных приводов 40 смещены относительно осевой линии 35 корпуса поршня 41. Это создает достаточно места для высверливания встроенных каналов 80b, 80с для текучей среды. Когда рычажные приводы 40 расположены последовательно друг за другом, благодаря смещению положения поршня образуется система, в которой, при обзоре с конца скважинного инструмента, площади поперечного сечения двух следующих друг за другом поршней наложены друг на друга - как показано на фиг.6. Пунктирная кольцевая линия с фиг.6 отмечает поршневой элемент следующего рычажного привода, показывая наложение поперечных сечений двух поршней. Другими словами, расположение одного поршня в поперечном направлении не совсем выровнено относительно расположения соседнего поршня в поперечном направлении, как это имело бы место в случае выравнивания поршней на одной и той же оси.

Как показано на фиг.7, когда рычажные приводы 40 установлены в корпусе инструмента, а закрывающая деталь 59 установлена на плоской боковой поверхности второй части 56 корпуса инструмента, валы 71 кривошипов рычажных приводов 40 проходят сквозь закрывающую деталь 59 перпендикулярно соответствующей поверхности. Выступающая часть вала 71 кривошипа каждого рычажного привода 40 задает ось 32 вращения рычага, перпендикулярную как закрывающей детали 59, так и плоскости 310, содержащей осевую линию 31 скважинного инструмента. При этом, при обзоре в направлении перпендикулярно плоскости 310, ось вращения рычага смещена относительно осевой линии 31 скважинного инструмента 11, например, как показано на фиг.5. Рычажные приводы 40 расположены так, что валы 71 кривошипа двух следующих друг за другом рычажных устройств 60 расположены с противоположных сторон осевой линии 31. Таким образом, оси вращения рычагов двух последовательных рычажных устройств 60 смещены в противоположных направлениях относительно осевой линии 31. Описанное выше чередование осей вращения рычагов приводит к тому, что при обзоре в продольном направлении скважинного инструмента оси вращения двух последовательных рычажных устройств 40 не выровнены друг относительно друга.

Как обозначено стрелками a, b на фиг.2, изображенные рычажные устройства 60 выдвигаются из корпуса в противоположных направлениях. В общем случае скважинный инструмент 11 имеет такую конструкцию, что два последовательно расположенных рычажных устройства выдвигаются в противоположных направлениях. Относительное смещение осей вращения рычажных устройств увеличивает дальность, на которую могут быть выдвинуты рычажные устройства из корпуса инструмента, по сравнению с конструкцией, в которой оси вращения выровнены по осевой линии скважинного инструмента. При этом при обзоре сбоку параллельно плоскости 310 рычажные устройства 60 расположены по центру корпуса 54 инструмента, как показано на фиг.4.

Наличие в скважинном инструменте 11 множества выдвижных рычажных устройств 60 позволяет расположить каждое рычажное устройство или группу рычажных устройств так, чтобы они выдвигались в разных плоскостях выдвижения, например, в плоскости 310 с фиг.7. Как показано на фиг.1, две отдельные группы рычажных устройств выдвинуты разных плоскостях, которые перпендикулярны друг другу. Поскольку один скважинный инструмент может содержать четыре группы рычажных устройств, каждую группу можно расположить так, чтобы ее выдвижение происходило в отличной от других плоскости, например, сместив каждую плоскость на 45 градусов относительно предыдущей плоскости.

Скважинные инструменты с фиг.1, 8а и 8b содержат рычажные устройства 60 разной конфигурации. На фиг.1 изображен скважинный инструмент 11, выполненный в виде механического привода. На фиг.8а рычажные устройства 60 выполнены без колес, вместо этого свободный конец рычага 61 имеет криволинейную форму, что может использоваться, когда рычажное устройство является частью центрирующего механизма. На фиг.8b свободный конец рычага снабжен остроугольными зубцами, которые могут использоваться в анкерном устройстве.

Как показано на чертежах, скважинный инструмент подвешен и получает питание посредством каротажного кабеля 9, соединенного с инструментом посредством верхнего соединителя 13. При этом скважинный инструмент 11 содержит электронный блок, имеющий электронную схему 15 преобразования мод и электронную управляющую схему 16 для управления электропитанием перед подачей его на электродвигатель 17, приводящий в движение гидравлический насос 18. Скважинный инструмент 11 может соединяться с одним или более рабочих инструментов 12 с образованием тем самым бурового снаряда 10. Такими рабочими инструментами могут быть толкающее устройство, обеспечивающее усилие в осевом направлении в процессе одного или более толчков, ключевое устройство для открывания или закрывания клапанов в скважине, позиционирующее устройство, такое как локатор муфт обсадной колонны (ЛМОК, CCL), фрезерный инструмент, буровой инструмент или другой подобный инструмент.

При сборке скважинного инструмента в полости второй части корпуса 56 инструмента устанавливают множество рычажных приводов 40. Перед этим каждый корпус 41 поршня уже собран путем ввода в поршневую камеру 42 поршневого элемента 47 и пружинной детали 44, после чего корпус 41 поршня закрыт путем установки на первой части 45 корпуса поршня второй часть 46 корпуса поршня. В процессе сборки может потребоваться небольшое сжатие пружинной детали, поэтому иногда требуется фиксирующий инструмент. После того, как закрыт корпус 41 поршня и пружина закреплена внутри, корпусом поршня, то есть рычажным приводом можно безопасно оперировать, не беспокоясь о возможном действии со стороны сжатой пружинной детали. Таким образом, рычажным приводом 40 можно оперировать как модулем или конструктивным блоком для сборки скважинного инструмента 11 в соответствии с заданными требованиями. Множество рычажных приводов 40 в полости установлены так, что второй торец 402 первого рычажного привода соединен с первым торцом 401 последующего рычажного привода, причем встроенные каналы для текучей среды соединены жидкостной связью с получением гидравлического контура. Когда рабочую жидкость подают в каналы для текучей среды первого рычажного привода, рабочая жидкость автоматически поступает и в последующие рычажные приводы. Таким образом, установка в полости рычажных приводов одновременно создает гидравлический контур, подающий рабочую жидкость для перемещения поршневых элементов внутри рычажных приводов 40.

Если же, вопреки ожиданиям, имеет место нарушение работоспособности рычажного привода 40, описанная конструкция скважинного инструмента 11 позволяет без труда заменить неисправный рычажный привод. Когда заменяющий или отремонтированный рычажный привод установлен в полости и соединен с другими рычажными приводами, конструкция обеспечивает его подключение в гидравлический контур. При этом для восстановления гидравлического контура не требуется подсоединять гидравлические шланги, прокладывать трубы, выполнять сварку или другие подобные операции.

Несмотря на то, что изобретение описано на примере предпочтительных вариантов его осуществления, специалисту будут очевидны различные модификации в рамках технической сущности заявленного технического решения, определяемой прилагаемой формулой изобретения.

Claims

1. Скважинный инструмент (11), вытянутый в продольном направлении и содержащий:
- корпус (54) инструмента;
- рычажное устройство (60), шарнирно установленное на оси поворота, закрепленной относительно корпуса инструмента, и перемещаемое между убранным положением и выдвинутым положением относительно корпуса инструмента; и
- рычажный привод (40) для перемещения рычажного устройства между указанными убранным и выдвинутым положениями, причем рычажный привод установлен внутри корпуса инструмента и имеет первый торец (401) и второй торец (402), соединяемые с торцами других рычажных приводов;
при этом рычажный привод содержит:
- корпус (41) поршня с поршневой камерой (42), вытянутой в продольном направлении скважинного инструмента, содержащий:
- первую часть (45) корпуса поршня;
- вторую часть (46) корпуса поршня, разъемно соединенную с первой частью корпуса поршня; и
- поршневой элемент (47), установленный внутри корпуса поршня и соединенный с рычажным устройством, причем поршневой элемент установлен с возможностью перемещения в корпусе поршня в продольном направлении скважинного инструмента.

2. Скважинный инструмент по п.1, содержащий по меньшей мере два рычажных устройства и по меньшей мере два привода.

3. Скважинный инструмент по любому из пп.1-2, в котором два рычажных устройства выдвигаются из корпуса в противоположных направлениях.

4. Скважинный инструмент по любому из пп.1-2, в котором корпус поршня содержит один или более каналов (80а, 80b, 80с) пропускания текучей среды в одной или более стенках первой и/или второй части корпуса поршня.

5. Скважинный инструмент по любому из пп.1-2, в котором рычажный привод содержит также пружинную деталь (44), установленную в корпусе поршня, причем пружинная деталь установлена с возможностью воздействия на поршневой элемент для приложения к поршневому элементу нагрузки в первом направлении.

6. Скважинный инструмент по любому из пп.1-2, в котором два или более рычажных приводов установлены последовательно друг за другом в продольном направлении так, что второй торец первого рычажного привода расположен впритык к первому торцу второго и следующего рычажного привода.

7. Скважинный инструмент по любому из пп.1-2, в котором при обзоре с конца скважинного инструмента в продольном направлении каждый поршневой элемент имеет площадь поперечного сечения, причем при обзоре с конца скважинного инструмента в продольном направлении имеет место поперечное наложение площадей поперечного сечения двух следующих друг за другом поршневых элементов.

8. Скважинный инструмент по любому из пп.1-2, в котором корпус скважинного инструмента содержит:
- первую часть (55) корпуса скважинного инструмента; и
- приводной узел (500), разъемно соединенный с первой частью корпуса инструмента, причем приводной узел содержит:
- вторую часть (56)корпуса инструмента; и
- закрывающую деталь (59), разъемно соединенную со второй частью корпуса инструмента,
причем вторая часть корпуса инструмента и закрывающая деталь образуют вместе непроницаемую для жидкой среды камеру, в которой установлены два или более рычажных привода.

9. Скважинный инструмент по любому из пп.1-2, в котором каждое из рычажных устройств поворачивается вокруг рычажной оси (32) вращения, причем рычажная ось (32) вращения смещена относительно осевой линии (31) скважинного инструмента и перпендикулярна плоскости (310), содержащей указанную осевую линию.

10. Скважинный инструмент по п.9, в котором рычажные оси вращения двух следующих друг за другом рычажных устройств смещены в противоположных направлениях относительно осевой линии (31) скважинного инструмента.

11. Скважинный инструмент по любому из пп.1-2, 10, в котором поршневой элемент соединен с рычажным устройством посредством червячного вала, или зубчатой рейки, или шарнирного соединения, или выемки (471) в поршневом элементе.

12. Скважинный инструмент по любому из пп.1-2, 10, в котором каждое из рычажных устройств содержит колесо (62), или анкерное устройство, или средство перфорирования обсадной колонны, или центрирующий механизм.

13. Скважинный инструмент по любому из пп.1-2, 10, в котором рычажный привод содержит кривошип (70), соединяющий поршневой элемент с рычажным устройством.

14. Скважинная система (10), содержащая скважинный инструмент (11) по любому из пп.1-13 и рабочий инструмент, соединенный со скважинным инструментом для продвижения вперед в скважину или ствол скважины.

15. Скважинная система по п.14, в которой рабочий инструмент представляет собой толкающее устройство, ключевое устройство, фрезерный инструмент, бурильный инструмент, каротажный прибор.