RU2760545C1 - Device for cutting out part of casing string - Google Patents

Device for cutting out part of casing string Download PDF

Info

Publication number
RU2760545C1
RU2760545C1 RU2021112166A RU2021112166A RU2760545C1 RU 2760545 C1 RU2760545 C1 RU 2760545C1 RU 2021112166 A RU2021112166 A RU 2021112166A RU 2021112166 A RU2021112166 A RU 2021112166A RU 2760545 C1 RU2760545 C1 RU 2760545C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
piston
channels
brackets
rod
axial
Prior art date
Application number
RU2021112166A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Наиль Мулахметович Абдуллин
Original Assignee
Наиль Мулахметович Абдуллин
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Наиль Мулахметович Абдуллин filed Critical Наиль Мулахметович Абдуллин
Priority to RU2021112166A priority Critical patent/RU2760545C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2760545C1 publication Critical patent/RU2760545C1/en

Links

Images

Classifications

    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH DRILLING; MINING
    • E21BEARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B29/00Cutting or destroying pipes, packers, plugs, or wire lines, located in boreholes or wells, e.g. cutting of damaged pipes, of windows; Deforming of pipes in boreholes or wells; Reconditioning of well casings while in the ground
    • E21B29/06Cutting windows, e.g. directional window cutters for whipstock operations

Abstract

FIELD: oil and gas industry.SUBSTANCE: invention relates to the oil and gas industry and can be used in the construction and overhaul of wells. The device for cutting out a section of the casing string consists of a sliding hydraulic expander and a metal swarf collection unit. The expander consists of a cylindrical body with blind central and peripheral axial channels, which are hydraulically connected. The peripheral channels are concentric with respect to the central channel and are evenly spaced around the circumference. In the blind central channel, a piston and a pusher with cams are rigidly connected to each other. Through-length longitudinal grooves are made in the body, which are evenly and symmetrically spaced relative to the peripheral channels. Cutting blades equipped with cutters are suspended in longitudinal grooves on the axes. The cams are pivotally connected to the cutting blades by means of shackles. Between the longitudinal grooves in the wall of the housing, flushing channels are made, each of which is hydraulically connected to a peripheral channel located at the shortest distance from it. The piston has: the main and additional outer annular grooves, through radial channels and windows, an inner annular bore, and on the outer side surface of the piston - axial grooves, which are evenly spaced around the circumference between the main and additional outer annular grooves. The rod is coaxially attached to the piston, and an annular locking element is located outside the rod. The piston is spring-loaded against the body. The chip collection unit consists of several chip breakers and a guide head, which are interconnected by means of single articulated couplings. The lower end of the body is connected to the chip breaker by means of a double articulated coupling. The chip breaker is a bar on which brackets are fixed in several tiers along its length. Through channels are made in them, in which magnetic inserts are placed. Outside of the boom, with the help of brackets, curly ribs in the form of cylindrical spirals are installed concentrically, which have the same direction and pitch of winding.EFFECT: increasing the productivity and safety of work related to cutting out a section of the casing, and reducing the likelihood of an emergency in the wellbore.1 cl, 7 dwg

Description

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть использовано при строительстве и капитальном ремонте вертикальных и наклонно направленных скважин.The invention relates to the oil and gas industry and can be used in the construction and overhaul of vertical and directional wells.

Вырезание заданного участка обсадной колонны при помощи раздвижного расширителя может быть осуществлено путем плавного осевого перемещения бурильной колонны по стволу скважины в направлении «сверху-вниз» или «снизу-вверх». В настоящее время, в большинстве случаев, используют метод «сверху-вниз», который гораздо проще как с точки зрения технического оснащения, так и технологического исполнения. В процессе вырезания заданного участка обсадной колонны методом «сверху-вниз», вращаемая ротором бурильная колонна с присоединенным к ее нижнему концу раздвижным расширителем с помощью талевой системы буровой установки перемещается в направлении к забою скважины. Нижняя часть бурильной колонны находится в сжатом состоянии, из-за чего возникают сложности с поддержанием стабильных величин осевой нагрузки на резцы раздвижного расширителя и частоты его вращения. А именно от них, в первую очередь, зависит эффективность процесса вырезания участка обсадной колонны. Даже в вертикальных скважинах добиться относительной стабильности осевой нагрузки на резцы раздвижного расширителя и частоты его вращения не так просто. А в наклонно направленных скважинах указанная проблема усугубляется тем, что нижняя часть вращающейся бурильной колонны не только находится в сжатом состоянии, но и практически лежит на стенке обсадной колонны.Cutting a predetermined section of the casing using an expanding reamer can be carried out by smooth axial movement of the drill string along the borehole in the direction "top-down" or "bottom-up". Currently, in most cases, they use the "top-down" method, which is much simpler both in terms of technical equipment and technological execution. In the process of cutting a given section of the casing string by the "top-down" method, the drill string rotated by the rotor with an expanding reamer attached to its lower end moves towards the bottom of the well using the traveling system of the drilling rig. The lower part of the drill string is in a compressed state, which makes it difficult to maintain stable values of the axial load on the reamer cutters and its rotational speed. Namely, they, first of all, determine the efficiency of the process of cutting out a section of the casing string. Even in vertical wells, it is not so easy to achieve relative stability of the axial load on the reamer cutters and the speed of its rotation. And in deviated wells, this problem is aggravated by the fact that the lower part of the rotating drill string is not only in a compressed state, but also practically lies on the casing wall.

Эффективность процесса вырезания участка обсадной колонны методом «снизу-вверх» значительно выше, но требует дополнительного размещения на устье специальных приспособлений, обеспечивающих возможность плавного и равномерного перемещения бурильной колонны с раздвижным расширителем в направлении от забоя к устью. С помощью талевой системы буровой установки достичь указанного не представляется возможным. В практических условиях метод «снизу-вверх» получил довольно ограниченное распространение и применяется, в частности, на морских нефтегазовых скважинах, где его используют для отрезания зацементированных обсадных колонн с целью их последующего извлечения на поверхность.The efficiency of the process of cutting out a section of the casing by the "bottom-up" method is much higher, but it requires additional placement of special devices at the wellhead, which provide the possibility of smooth and uniform movement of the drill string with an expanding reamer in the direction from the bottom to the wellhead. It is not possible to achieve this with the help of the rig's tackle system. In practical terms, the "bottom-up" method has received rather limited distribution and is used, in particular, in offshore oil and gas wells, where it is used to cut cemented casing strings for the purpose of their subsequent extraction to the surface.

В процессе вырезания участка обсадной колонны осевую нагрузку на резцы раздвижного расширителя и частоту его вращения стараются подобрать таким образом, чтобы частицы образующейся стружки имели оптимальные размеры, при которых не происходит образования намагниченных металлических сгустков и частицы эффективно выносятся восходящим потоком промывочной жидкости на поверхность. Образование крупных частиц металлической стружки, а тем более спиральных «хвостов» чревато вероятностью возникновения аварийной ситуации, к примеру, прихвата раздвижного расширителя в стволе скважины. Поэтому, с целью предупреждения осложнений, связанных с накоплением стружки в стволе скважины, рекомендуется периодически прерывать процесс вырезания участка обсадной колонны и прокачивать порции промывочной жидкости с повышенной вязкостью.In the process of cutting out a section of the casing string, the axial load on the cutters of the expanding reamer and the frequency of its rotation are tried to be selected in such a way that the particles of the formed shavings have optimal sizes, at which the formation of magnetized metal clots does not occur and the particles are effectively carried to the surface by the ascending flow of flushing fluid. The formation of large particles of metal shavings, and even more so of spiral "tails", is fraught with the likelihood of an emergency, for example, a stuck expanding reamer in the wellbore. Therefore, in order to prevent complications associated with the accumulation of shavings in the wellbore, it is recommended to periodically interrupt the process of cutting out the casing section and pump portions of drilling fluid with increased viscosity.

В процессе вырезания стенки обсадной колонны также происходит активное налипание металлической стружки на стенки как уже вырезанного участка, так и расположенной под ним обсадной колонны. В наклонно направленной скважине указанный процесс в значительной степени усиливается. Металлическая стружка интенсивно накапливается на стенке обсадной колонны, постепенно уплотняется и может полностью перекрыть ее проходное сечение. Для разрушения и удаления такой пробки требуются значительные затраты времени и технических средств.In the process of cutting the wall of the casing string, metal chips also actively adhere to the walls of both the already cut section and the casing located under it. In a directional well, this process is greatly enhanced. Metal shavings intensively accumulate on the casing wall, gradually compacted and can completely block its flow area. For the destruction and removal of such a plug, a significant investment of time and technical means is required.

Поэтому использование в процессе вырезания участка обсадной колонны узлов или приспособлений, предотвращающих вероятность образования пробки в стволе скважины, является актуальным и востребованным мероприятием.Therefore, the use in the process of cutting out a section of the casing of nodes or devices that prevent the likelihood of plug formation in the wellbore is a relevant and demanded measure.

Известен раздвижной гидравлический фрезер типа 35Ф (изготовитель - АО «Сиб Трейд Сервис»), который предназначен для вырезания участка обсадной колонны методом «сверху-вниз» [1]. Известный раздвижной фрезер состоит из полого цилиндрического корпуса с равномерно размещенными по окружности сквозными осевыми пазами, в которых шарнирно установлены режущие лопасти. Внутри корпуса, с возможностью осевого перемещения относительно него, размещены подпружиненный поршень и жестко связанный с ним фигурный толкатель, который может взаимодействовать с режущими лопастями. В поршне и фигурном толкателе выполнены центральные осевые каналы. Внутри корпуса, с помощью радиально установленных распорок, соосно закреплен стержень, который может частично перекрывать сечение осевого канала в поршне. Перевод режущих лопастей из транспортного положения в рабочее обеспечивается за счет перепада давления, действующего на поршень при циркуляции промывочной жидкости. Стержень, частично перекрывающий проходное сечение канала в поршне, увеличивает тем самым величину перепада давления на нем, что способствует переходу режущих лопастей из транспортного положения в рабочее. При полном раскрытии режущих лопастей стержень выходит из канала в поршне, при этом расход прокачиваемой промывочной жидкости возрастает, что является сигналом завершения этапа прорезания стенки обсадной колонны.Known sliding hydraulic milling cutter type 35F (manufacturer - JSC "Sib Trade Service"), which is designed to cut a section of the casing by the "top-down" method [1]. The known sliding milling cutter consists of a hollow cylindrical body with through axial grooves evenly spaced around the circumference, in which the cutting blades are hingedly mounted. Inside the body, with the possibility of axial movement relative to it, there are a spring-loaded piston and a figured pusher rigidly connected to it, which can interact with the cutting blades. Central axial channels are made in the piston and shaped pusher. Inside the body, with the help of radially installed spacers, a rod is coaxially fixed, which can partially overlap the section of the axial channel in the piston. The transfer of the cutting blades from the transport position to the working position is ensured by the pressure drop acting on the piston during the circulation of the flushing fluid. The rod, partially overlapping the flow area of the channel in the piston, thereby increases the pressure drop across it, which contributes to the transition of the cutting blades from the transport position to the working position. When the cutting blades are fully opened, the rod leaves the channel in the piston, while the flow rate of the pumped drilling fluid increases, which is a signal of the completion of the stage of cutting the casing wall.

К недостаткам конструкции известного раздвижного фрезера типа 35Ф, в первую очередь, следует отнести отсутствие возможности принудительного возврата режущих лопастей из рабочего положения в транспортное, что снижает надежность его работы. Кроме того, в процессе эксплуатации известного фрезера сложно поддерживать стабильность величин частоты вращения и осевой нагрузки на режущие лопасти, что является характерной особенностью всех раздвижных фрезеров, вырезающих участок обсадной колонны методом «сверху-вниз».The disadvantages of the design of the known sliding milling cutter of the 35F type, first of all, include the inability to forcibly return the cutting blades from the working position to the transport position, which reduces the reliability of its operation. In addition, during the operation of the known mill it is difficult to maintain the stability of the rotational speed and axial load on the cutting blades, which is a characteristic feature of all expandable milling cutters that cut a section of the casing string by the "top-down" method.

Известно устройство для вырезания технологического участка в колонне труб скважины [2], также предназначенное для вырезания обсадной колонны методом «сверху-вниз». Указанное устройство включает составной цилиндрический корпус, выполненный с центральным осевым каналом и с радиально расположенными продольными пазами. Последние могут быть выполнены в форме прямоугольной или равнобедренной трапеции. В пазах корпуса шарнирно установлены выдвижные резцы. В центральном осевом канале корпуса соосно размещены связанные друг с другом полый поршень, шайба-винт и шток с двумя наружными кольцевыми выступами различных диаметров. Шток и шайба-винт подпружинены относительно корпуса. На поршне, после организации циркуляции промывочной жидкости, из-за разницы проходных сечений создается перепад давления. За счет указанного перепада давления поршень, шайба-винт и шток перемещаются в осевом направлении относительно корпуса, сжимая при этом пружины. В процессе данного осевого перемещении наружные кольцевые выступы штока последовательно взаимодействуют с выдвижными резцами. Первый кольцевой выступ переводит выдвижные резцы из транспортного положения в рабочее, а второй - фиксирует их в рабочем положении. В случае прекращения циркуляции промывочной жидкости, сжатые пружины возвращают поршень, шайбу-винт и шток в исходное положение, за счет чего выдвижные резцы переходят из рабочего положения в транспортное.Known device for cutting out a technological section in a pipe string of a well [2], also designed for cutting a casing by the "top-down" method. The specified device includes a composite cylindrical body made with a central axial channel and radially located longitudinal grooves. The latter can be made in the form of a rectangular or isosceles trapezoid. Retractable cutters are hinged in the grooves of the body. A hollow piston, a washer-screw and a rod with two outer annular protrusions of different diameters are coaxially located in the central axial channel of the housing. The stem and the washer-screw are spring-loaded relative to the body. On the piston, after organizing the circulation of the flushing fluid, a pressure drop is created due to the difference in flow cross-sections. Due to the specified pressure drop, the piston, the washer-screw and the rod move in the axial direction relative to the body, while compressing the springs. In the process of this axial movement, the outer annular protrusions of the rod consistently interact with the retractable cutters. The first annular protrusion transfers the retractable cutters from the transport position to the working position, and the second one fixes them in the working position. If the circulation of the flushing liquid stops, the compressed springs return the piston, the washer-screw and the rod to their original position, due to which the retractable cutters move from the working position to the transport position.

К сожалению, конструктивные особенности известного устройства не обеспечивают возможность эффективного охлаждения и очистки выдвижных резцов в процессе работы, а также создают предпосылки для накопления металлической стружки и частиц цементного камня в кольцевом пространстве между корпусом и штоком, что может привести к заклиниванию выдвижных резцов и созданию аварийной ситуации. Кроме того, существует определенная сложность в поддержании стабильных величин частоты вращения и осевой нагрузки на выдвижные резцы, что существенно снижает производительность и надежность работы известного устройства.Unfortunately, the design features of the known device do not provide the possibility of effective cooling and cleaning of the retractable cutters during operation, and also create the prerequisites for the accumulation of metal shavings and particles of cement stone in the annular space between the body and the rod, which can lead to jamming of the retractable cutters and the creation of an emergency situations. In addition, there is a certain difficulty in maintaining stable values of the rotational speed and axial load on the retractable cutters, which significantly reduces the performance and reliability of the known device.

Наиболее близким по совокупности существенных признаков к предложенному устройству для вырезания участка обсадной колонны следует считать раздвижной гидравлический расширитель [3], предназначенный для работы методом «снизу-вверх», который может быть предложен в качестве прототипа. Известный раздвижной гидравлический расширитель состоит из полого цилиндрического корпуса с присоединительными резьбами на концах, а также с центральным осевым каналом, в котором установлены жестко связанные между собой и имеющие общий дросселирующий канал поршень и толкатель с наружными кулачками. В корпусе также выполнен внутренний кольцевой выступ. Поршень подпружинен относительно корпуса, при этом каждая пружина взаимодействует одним торцом с поршнем, а другим торцом - с внутренним кольцевым выступом. В поршне выполнены кольцевые наружная проточка и внутренняя расточка, которая имеет коническую и цилиндрическую части. Упомянутые кольцевые наружная проточка и внутренняя расточка гидравлически связаны между собой посредством сквозных радиальных каналов. Со стороны, противоположной по отношению к толкателю, к поршню соосно присоединен шток с наружным буртиком. Снаружи на штоке размещен кольцевой запорный элемент, установленный с возможностью ограниченного осевого перемещения относительно поршня и перекрытия его кольцевой внутренней расточки в рабочем положении расширителя. В корпусе, равномерно по его окружности, выполнены сквозные продольные пазы, в которых шарнирно (на осях) подвешены режущие лопасти, оснащенные резцами. Кулачки толкателя посредством серег шарнирно связаны с режущими лопастями. Центральный осевой канал в корпусе разделен заглушкой на верхнюю и нижнюю части, которые гидравлически связаны между собой посредством периферийных осевых каналов, выполненных в корпусе. Поршень установлен в верхней части центрального осевого канала таким образом, что его кольцевая наружная проточка гидравлически связана с периферийными осевыми каналами в транспортном положении расширителя и изолирована - в рабочем положении последнего.The closest in terms of the totality of essential features to the proposed device for cutting out a section of the casing should be considered a sliding hydraulic expander [3], designed to work by the "bottom-up" method, which can be proposed as a prototype. The known sliding hydraulic expander consists of a hollow cylindrical body with connecting threads at the ends, as well as with a central axial channel, in which a piston and a pusher with external cams rigidly connected to each other and having a common throttling channel are installed. An inner annular ledge is also made in the body. The piston is spring-loaded relative to the housing, with each spring interacting with one end of the piston, and the other end with the inner annular protrusion. The piston has an annular outer bore and an inner bore, which has a conical and cylindrical part. Said annular outer bore and inner bore are hydraulically connected to each other by means of through radial channels. On the side opposite to the pusher, a rod with an outer shoulder is coaxially connected to the piston. Outside on the rod is an annular locking element installed with the possibility of limited axial movement relative to the piston and overlapping its annular inner bore in the working position of the expander. In the body, uniformly along its circumference, through longitudinal grooves are made, in which cutting blades equipped with cutters are pivotally (on the axes) suspended. The pusher cams are pivotally connected to the cutting blades by means of shackles. The central axial channel in the body is divided by a plug into upper and lower parts, which are hydraulically connected to each other by means of peripheral axial channels made in the body. The piston is installed in the upper part of the central axial channel in such a way that its annular outer bore is hydraulically connected to the peripheral axial channels in the transport position of the expander and is isolated in the working position of the latter.

К недостаткам известного раздвижного гидравлического расширителя следует отнести отсутствие эффективной промывки резцов с целью их охлаждения и очистки в процессе резания стенки обсадной колонны, что негативно отражается на показателях его надежности и производительности. Кроме того, отсутствует возможность улавливания частиц образующейся металлической стружки, а также их последующего извлечения из ствола скважины на поверхность вместе с раздвижным расширителем.The disadvantages of the known sliding hydraulic expander include the lack of effective flushing of the cutters in order to cool and clean them in the process of cutting the casing wall, which negatively affects the indicators of its reliability and productivity. In addition, there is no possibility of capturing the particles of the formed metal shavings, as well as their subsequent extraction from the wellbore to the surface together with the expanding reamer.

Задачей предложенного изобретения является получение технического результата, выражающегося в повышении производительности и безопасности работ, связанных с вырезанием участка обсадной колонны, и в предотвращении возможности возникновения аварийной ситуации из-за попадания и накопления значительного объема частиц металлической стружки в стволе скважины.The objective of the proposed invention is to obtain a technical result, which is expressed in increasing the productivity and safety of work associated with cutting out a section of the casing, and in preventing the possibility of an emergency due to the ingress and accumulation of a significant volume of particles of metal shavings in the wellbore.

Задача решается и технический результат достигается тем, что устройство для вырезания участка обсадной колонны, включающее полый цилиндрический корпус с присоединительными резьбами на концах, с гидравлически связанными между собой глухим центральным и периферийными осевыми каналами, последние из которых концентрично и равномерно расположены относительно глухого центрального осевого канала, подпружиненный относительно корпуса и установленный в глухом центральном осевом канале поршень, выполненный с внутренней кольцевой расточкой, имеющей коническую и цилиндрическую части, с основной наружной кольцевой проточкой, размещенной на уровне цилиндрической части внутренней кольцевой расточки, и со сквозными радиальными каналами, гидравлически связывающими внутреннюю кольцевую расточку с основной наружной кольцевой проточкой, которая, в свою очередь, гидравлически связана с периферийными осевыми каналами в транспортном положении устройства и изолирована от них - в его рабочем положении, соосно и жестко присоединенный к поршню толкатель с наружными кулачками, связанными посредством серег с режущими лопастями, шарнирно подвешенными в сквозных продольных пазах, которые размещены равномерно по окружности корпуса и симметрично относительно периферийных осевых каналов, уплотнительную манжету, установленную на боковой наружной поверхности поршня, шток с наружным буртиком, соосно размещенный во внутренней кольцевой расточке в поршне со стороны, противоположной по отношению к толкателю, и кольцевой запорный элемент, установленный снаружи штока с возможностью ограниченного осевого перемещения относительно поршня и перекрытия конической части внутренней кольцевой расточки в поршне в рабочем положении устройства, снабжено стружколовителями со штангами, кронштейнами, фигурными ребрами и магнитными вставками, направляющей головкой, одинарными и сдвоенной шарнирными муфтами, причем корпус, стружколовители и направляющая головка последовательно размещены в осевом направлении от поверхности к забою скважины, при этом стружколовители и направляющая головка связаны между собой при помощи одинарных шарнирных муфт, а верхний стружколовитель присоединен к корпусу посредством сдвоенной шарнирной муфты, причем каждый стружколовитель выполнен в виде штанги с присоединительными резьбами на концах, на наружной поверхности которой, в несколько ярусов по ее длине, равномерно размещены кронштейны, при этом в каждом ярусе установлено одинаковое количество кронштейнов, но не менее двух, которые равномерно размещены по окружности в плоскости, перпендикулярной оси штанги, а снаружи штанги посредством кронштейнов концентрично установлены фигурные ребра, выполненные в форме цилиндрических спиралей с одинаковым направлением и шагом навивки, причем количество фигурных ребер совпадает с количеством кронштейнов, установленных в ярусе, при этом фигурное ребро в каждом ярусе присоединено к одному кронштейну, а свободные концы фигурного ребра закреплены на противоположных концах штанги, причем кронштейны, установленные на штанге в смежных ярусах, повернуты относительно друг друга на угол β=(360°:2n), где: n - число кронштейнов в ярусе, при этом в кронштейнах выполнены сквозные каналы для установки в них магнитных вставок, причем в поршне, на уровне конической части внутренней кольцевой расточки, выполнены дополнительная наружная кольцевая проточка и сквозные радиальные окна, гидравлически связывающие между собой внутреннюю кольцевую расточку с дополнительной наружной кольцевой проточкой, на боковой наружной поверхности поршня - осевые канавки, гидравлически связывающие между собой основную и дополнительную наружные кольцевые проточки, а в стенке корпуса между сквозными продольными пазами - промывочные каналы, каждый из которых гидравлически связан с периферийным осевым каналом, расположенным от него на кратчайшем расстоянии.The problem is solved and the technical result is achieved by the fact that a device for cutting out a section of a casing, including a hollow cylindrical body with connecting threads at the ends, with hydraulically interconnected blind central and peripheral axial channels, the latter of which are concentrically and evenly located relative to the blind central axial channel , a piston, spring-loaded relative to the body and installed in a blind central axial channel, made with an inner annular bore having a conical and cylindrical a bore with the main outer annular groove, which, in turn, is hydraulically connected to the peripheral axial channels in the transport position of the device and is isolated from them - in its working position, coaxially and a pusher rigidly attached to the piston with external cams connected by means of shackles with cutting blades pivotally suspended in through longitudinal grooves, which are located evenly around the circumference of the body and symmetrically relative to the peripheral axial channels, a sealing lip mounted on the lateral outer surface of the piston, a rod with an external collar , coaxially placed in the inner annular bore in the piston on the side opposite to the pusher, and an annular locking element installed outside the rod with the possibility of limited axial movement relative to the piston and overlapping the conical part of the inner annular bore in the piston in the operating position of the device, equipped with chip breakers with rods, brackets, shaped ribs and magnetic inserts, a guide head, single and double hinged couplings, and the body, chip breakers and guide head are sequentially placed in the axial direction from the surface to the bottom of the well, while the chip breakers and the guide head are interconnected by means of single articulated couplings, and the upper chipbreaker is connected to the body by means of a double articulated coupling, and each chip breaker is made in the form of a rod with connecting threads at the ends, on the outer surface of which, in several tiers along its length, brackets are evenly spaced, while in each tier there are the same number of brackets, but not less than two, which are evenly spaced around a circle in a plane perpendicular to the axis of the rod, and outside of the rod by means of brackets, curly ribs made in the form of cylindrical spirals are installed concentrically with the same direction and pitch of winding, and the number of curly ribs coincides with the number of brackets installed in the tier, while the curly rib in each tier is attached to one bracket, and the free ends of the curly rib are fixed at opposite ends of the bar, and the corners mattes installed on the bar in adjacent tiers are rotated relative to each other at an angle β = (360 °: 2n), where: n is the number of brackets in the tier, while the brackets have through channels for installing magnetic inserts in them, and in the piston , at the level of the conical part of the inner annular bore, an additional external annular bore and through radial windows are made, hydraulically connecting the internal annular bore with an additional external annular bore, on the lateral outer surface of the piston there are axial grooves, hydraulically connecting the main and additional external annular grooves, and in the wall of the housing between the through longitudinal grooves there are flushing channels, each of which is hydraulically connected to a peripheral axial channel located at the shortest distance from it.

Предлагаемое устройство для вырезания участка обсадной колонны состоит из раздвижного гидравлического расширителя и шарнирно связанного с ним узла улавливания металлической стружки.The proposed device for cutting out a section of the casing consists of an expandable hydraulic expander and a metal swarf collection unit pivotally connected to it.

Конструкция предложенного устройства для вырезания участка обсадной колонны поясняется чертежами, где: на фиг. 1 приведен общий вид раздвижного гидравлического расширителя в транспортном положении; на фиг. 2 - общий вид раздвижного гидравлического расширителя в рабочем положении; на фиг. 3 - общий вид поршня; на фиг. 4 - сечение А-А на фиг. 3; на фиг. 5 - сечение Б-Б на фиг. 3; на фиг. 6 - объемная модель поршня; на фиг. 7 - общий вид устройства.The design of the proposed device for cutting out a section of the casing is illustrated by drawings, where: in Fig. 1 shows a general view of a sliding hydraulic expander in the transport position; in fig. 2 is a general view of a sliding hydraulic expander in working position; in fig. 3 is a general view of the piston; in fig. 4 - section A-A in Fig. 3; in fig. 5 - section b-b in Fig. 3; in fig. 6 - volumetric model of the piston; in fig. 7 is a general view of the device.

Раздвижной гидравлический расширитель включает полый цилиндрический корпус 1 с присоединительными резьбами на концах, в котором выполнены глухой центральный 2 и периферийные 3 осевые каналы. Периферийные осевые каналы 3 размещены концентрично по отношению к глухому центральному осевому каналу 2 и расположены в корпусе 1 равномерно по окружности. Кроме того, в корпусе 1 выполнены внутренние кольцевые выступ 4 и расточка 5. Посредством внутренней кольцевой расточки 5 периферийные 3 и глухой центральный 2 осевые каналы гидравлически связаны между собой. К корпусу 1, посредством внутренней резьбы, выполненной в глухом центральном осевом канале 2, присоединен ниппель нижней трубы 6 бурильной колонны.The sliding hydraulic expander includes a hollow cylindrical body 1 with connecting threads at the ends, in which a blind central 2 and peripheral 3 axial channels are made. The peripheral axial channels 3 are arranged concentrically with respect to the blind central axial channel 2 and are located in the housing 1 evenly around the circumference. In addition, the body 1 has an inner annular protrusion 4 and a bore 5. By means of an inner annular bore 5, the peripheral 3 and blind central 2 axial channels are hydraulically connected to each other. To the body 1, by means of an internal thread made in the blind central axial channel 2, the nipple of the lower pipe 6 of the drill string is connected.

В глухом центральном осевом канале 2, с возможностью возвратно-поступательного перемещения относительно корпуса 1, установлены поршень 7 и толкатель 8 с наружными кулачками 9.In the blind central axial channel 2, with the possibility of reciprocating movement relative to the housing 1, a piston 7 and a pusher 8 with external cams 9 are installed.

В корпусе 1, ниже места расположения в нем внутреннего кольцевого выступа 4, выполнены сквозные продольные пазы 10. Последние расположены равномерно по окружности корпуса 1 и размещены симметрично по отношению к периферийным осевым каналам 3. Сквозные продольные пазы 10 гидравлически связаны с глухим центральным осевым каналом 2. В сквозных продольных пазах 10 на осях 11 шарнирно подвешены режущие лопасти 12, которые оснащены резцами, изготовленными из высококачественного твердого сплава. Кулачки 9 шарнирно связаны с серьгами 13 посредством осей 14, а серьги 13 - с режущими лопастями 12 посредством осей 15. При этом режущие лопасти 12 являются сменными рабочими органами, периодически заменяемыми по мере износа резцов.In the housing 1, below the location in it of the inner annular protrusion 4, through longitudinal grooves are made 10. The latter are located evenly around the circumference of the housing 1 and are placed symmetrically with respect to the peripheral axial channels 3. The through longitudinal grooves 10 are hydraulically connected to the blind central axial channel 2 In the through longitudinal grooves 10 on the axes 11, the cutting blades 12 are pivotally suspended, which are equipped with cutters made of high-quality hard alloy. The cams 9 are pivotally connected to the shackles 13 by means of the axes 14, and the shackles 13 are connected to the cutting blades 12 through the axes 15. In this case, the cutting blades 12 are replaceable working bodies, periodically replaced as the cutters wear out.

Надежность перехода режущих лопастей 12 из транспортного положения в рабочее и наоборот обеспечивается при условии, что кратчайшее расстояние от продольной оси корпуса 1 до оси 15, связывающей серьгу 13 с режущей лопастью 12, превышает кратчайшее расстояние от продольной оси корпуса 1 до оси 14, связывающей кулачок 9 с серьгой 13.The reliability of the transition of the cutting blades 12 from the transport position to the working position and vice versa is provided provided that the shortest distance from the longitudinal axis of the housing 1 to the axis 15 connecting the shackle 13 with the cutting blade 12 exceeds the shortest distance from the longitudinal axis of the housing 1 to the axis 14 connecting the cam 9 with earring 13.

Площадь проходного сечения глухого центрального осевого канала 2, между местом выполнения в нем внутренней присоединительной резьбы и местом размещения поршня 7 в транспортном положении раздвижного расширителя, составляет S1.The cross-sectional area of the blind central axial channel 2, between the place where the internal connecting thread is made in it and the place where the piston 7 is located in the transport position of the sliding expander, is S 1 .

В поршне 7 выполнены внутренняя кольцевая расточка 16, имеющая коническую и цилиндрическую части, и основная наружная кольцевая проточка 17. Последняя размещена на уровне цилиндрической части внутренней кольцевой расточки 16 и гидравлически связана с ней сквозными радиальными каналами 18, равномерно размещенными по окружности поршня 7.An inner annular bore 16 is made in the piston 7, having a conical and cylindrical parts, and a main outer annular bore 17. The latter is located at the level of the cylindrical part of the inner annular bore 16 and is hydraulically connected to it through radial channels 18, evenly spaced around the circumference of the piston 7.

Основная наружная кольцевая проточка 17 в поршне 7 имеет возможность гидравлической связи с периферийными осевыми каналами 3 в транспортном положении раздвижного расширителя и изолирована от них - в его рабочем положении.The main outer annular groove 17 in the piston 7 has the possibility of hydraulic communication with the peripheral axial channels 3 in the transport position of the sliding expander and is isolated from them - in its working position.

Кроме основной наружной кольцевой проточки 17, в поршне 7 выполнена дополнительная наружная кольцевая проточка 19, которая размещена на уровне конической части внутренней кольцевой расточки 16. Дополнительная наружная кольцевая проточка 19 гидравлически связана с внутренней кольцевой расточкой 16 посредством сквозных радиальных окон 20, равномерно размещенных по окружности поршня 7. Суммарная площадь проходного сечения радиальных окон 20 составляет S2.In addition to the main outer annular groove 17, an additional outer annular groove 19 is made in the piston 7, which is located at the level of the conical part of the inner annular bore 16. An additional outer annular groove 19 is hydraulically connected to the inner annular bore 16 by means of radial through-holes 20 evenly spaced around the circumference piston 7. The total flow area of the radial ports 20 is S 2 .

На наружной боковой поверхности поршня 7 выполнены осевые канавки 21, равномерно размещенные по окружности между основной 17 и дополнительной 19 наружными кольцевыми проточками. Последние, посредством указанных осевых канавок 21, гидравлически связаны между собой. Суммарная площадь проходного сечения осевых канавок 21 на поршне 7 составляет S3.On the outer side surface of the piston 7, axial grooves 21 are made, evenly spaced around the circumference between the main 17 and additional 19 outer annular grooves. The latter, by means of the specified axial grooves 21, are hydraulically connected to each other. The total flow area of the axial grooves 21 on the piston 7 is S 3 .

Поршень 7 и толкатель 8 жестко связаны друг с другом. Во внутренней кольцевой расточке 16 поршня 7, со стороны, противоположной по отношению к толкателю 8, соосно закреплен шток 22. На свободном конце штока 22 выполнен наружный буртик 23, а снаружи штока 22 установлен кольцевой запорный элемент 24. Он имеет возможность ограниченного осевого перемещения относительно поршня 7, а также перекрытия конической части внутренней кольцевой расточки 16 в поршне 7 в рабочем положении раздвижного расширителя. Наружный буртик 23 не позволяет кольцевому запорному элементу 24 соскочить со штока 22.The piston 7 and the pusher 8 are rigidly connected to each other. In the inner annular bore 16 of the piston 7, on the side opposite to the pusher 8, a rod 22 is coaxially fixed. An outer collar 23 is made at the free end of the rod 22, and an annular locking element 24 is installed outside the rod 22. It has the possibility of limited axial movement relative to piston 7, as well as overlap of the conical part of the inner annular bore 16 in the piston 7 in the working position of the sliding expander. The outer collar 23 prevents the annular closure element 24 from jumping off the stem 22.

Поршень 7 подпружинен относительно корпуса 1 посредством, к примеру, цилиндрической пружины сжатия 25. Верхний и нижний торцы указанной пружины 25 взаимодействуют соответственно с поршнем 7 и с внутренним кольцевым выступом 4 в корпусе 1.The piston 7 is spring-loaded relative to the housing 1 by means of, for example, a cylindrical compression spring 25. The upper and lower ends of the said spring 25 cooperate, respectively, with the piston 7 and with the inner annular protrusion 4 in the housing 1.

На наружной боковой поверхности поршня 7, ниже места выполнения в нем радиальных каналов 18, размещена уплотнительная манжета 26.On the outer side surface of the piston 7, below the place where the radial channels 18 are made, there is a sealing collar 26.

В стенке корпуса 1, между сквозными продольными пазами 10, выполнены промывочные каналы 27. Каждый промывочный канал 27 гидравлически связан с периферийным осевым каналом 3, расположенным на кратчайшем расстоянии от него. Суммарная площадь проходного сечения промывочных каналов 27 в стенке корпуса 1 составляет S4.In the wall of the housing 1, between the through longitudinal grooves 10, flushing channels 27 are made. Each flushing channel 27 is hydraulically connected to a peripheral axial channel 3 located at the shortest distance from it. The total cross-sectional area of the flushing channels 27 in the wall of the housing 1 is S 4 .

При разработке конструкции раздвижного гидравлического расширителя в обязательном порядке должно выполняться соотношение: S4 ≥ S1 > S2 > S3, где:When developing the design of a sliding hydraulic expander, the following ratio must be met: S4 ≥ S 1 > S 2 > S 3 , where:

S1 - площадь проходного сечения глухого центрального осевого канала 2 между местом выполнения в нем внутренней присоединительной резьбы и местом размещения поршня 7 в транспортном положении раздвижного расширителя;S 1 - the area of the passage section of the blind central axial channel 2 between the place where the internal connecting thread is made in it and the place where the piston 7 is located in the transport position of the sliding expander;

S2 - суммарная площадь проходного сечения радиальных окон 20 в поршне 7;S 2 - the total flow area of the radial ports 20 in the piston 7;

S3 - суммарная площадь проходного сечения осевых канавок 21 на поршне 7;S 3 - the total flow area of the axial grooves 21 on the piston 7;

S4 - суммарная площадь проходного сечения промывочных каналов 27 в стенке корпуса 1.S 4 - the total flow area of the flushing channels 27 in the wall of the housing 1.

Узел улавливания металлической стружки, образующейся при вырезании участка обсадной колонны 28, представляет собой подвижную в радиальном направлении сборку, состоящую из нескольких, последовательно установленных в осевом направлении от поверхности к забою скважины, стружколовителей 29 и направляющей головки 30, которые посредством одинарных шарнирных муфт 31 соединены между собой. При этом верхний стружколовитель 29, который размещен в упомянутой сборке на максимальном расстоянии от направляющей головки 30, связан с нижним концом корпуса 1 при помощи сдвоенной шарнирной муфты 32. Указанный вариант размещения в указанной сборке одинарных 31 и сдвоенной 32 шарнирных муфт (выполненных в соответствие с требованиями ГОСТ 5147-97) позволяет обеспечить ее достаточную подвижность в радиальном направлении и возможность контакта наружной боковой поверхности стружколовителей 29 со стенками обсадной колонны 28 и/или открытого ствола в пределах вырезаемого участка.The assembly for capturing metal chips formed when cutting out a section of the casing 28 is a radially movable assembly consisting of several chip breakers 29 and a guide head 30, which are connected in series in the axial direction from the surface to the bottom of the well, and which are connected by means of single articulated couplings 31 between themselves. In this case, the upper chipbreaker 29, which is located in the said assembly at a maximum distance from the guide head 30, is connected to the lower end of the housing 1 by means of a double hinge coupling 32. The specified variant of placement in the specified assembly of single 31 and double 32 hinge couplings (made in accordance with requirements of GOST 5147-97) makes it possible to ensure its sufficient mobility in the radial direction and the possibility of contact of the outer side surface of the chip breakers 29 with the walls of the casing 28 and / or an open hole within the cut-out area.

Конструктивно каждый стружколовитель 29 выполнен в виде штанги 33, на концах которой имеются присоединительные резьбы для установки шарнирных муфт 31 или 32. На наружной поверхности штанги 33, в несколько ярусов по ее длине, равномерно закреплены кронштейны 34. В каждом ярусе установлено одинаковое количество (но не менее двух) кронштейнов 34, которые равномерно расположены по окружности в плоскости, перпендикулярной оси штанги 33.Structurally, each chipbreaker 29 is made in the form of a rod 33, at the ends of which there are connecting threads for installing hinged couplings 31 or 32. On the outer surface of the rod 33, in several tiers along its length, brackets 34 are evenly fixed. In each tier, the same number (but at least two) brackets 34, which are evenly spaced around the circumference in a plane perpendicular to the axis of the rod 33.

Снаружи штанги 33 на кронштейнах 34 концентрично установлены фигурные ребра 35, которые выполнены в форме цилиндрических спиралей, имеющих одинаковые направление и шаг навивки.Outside of the rod 33, shaped ribs 35 are concentrically mounted on brackets 34, which are made in the form of cylindrical spirals having the same direction and pitch of winding.

Предпочтительным является вариант, при котором направление спиральной навивки фигурных ребер 35 совпадает с направлением вращения раздвижного гидравлического расширителя, поскольку в указанном случае улучшаются условия принудительного отвода металлической стружки из-под резцов в зоне вырезания стенки обсадной колонны 28.The preferred option is in which the direction of the spiral winding of the shaped ribs 35 coincides with the direction of rotation of the expandable hydraulic expander, since in this case, the conditions for the forced removal of metal chips from under the cutters in the zone of cutting out the wall of the casing 28 are improved.

Количество фигурных ребер 35 соответствует количеству кронштейнов 34, размещенных в ярусе. Каждое фигурное ребро 35 присоединено в каждом ярусе к одному из кронштейнов 34, а свободные концы фигурного ребра 35 закреплены на противоположных концах штанги 33.The number of shaped ribs 35 corresponds to the number of brackets 34 located in the tier. Each shaped rib 35 is attached in each tier to one of the brackets 34, and the free ends of the shaped rib 35 are attached to opposite ends of the rod 33.

Кронштейны 34, установленные в смежных ярусах, повернуты относительно друг друга на угол β=(360°:2n), где: n - количество кронштейнов 34 в ярусе.Brackets 34 installed in adjacent tiers are rotated relative to each other at an angle β = (360 °: 2n), where: n is the number of brackets 34 in a tier.

С целью упрощения процесса изготовления стружколовителя 29, его детали могут быть изготовлены, к примеру, из сортового металлопроката: фигурные ребра 35 и кронштейны 34 - из полосы прямоугольного поперечного сечения, а штанга 33 - из квадрата, шестигранника и т.д.In order to simplify the manufacturing process of the chip breaker 29, its parts can be made, for example, from high-quality rolled metal: curly ribs 35 and brackets 34 - from a strip of rectangular cross-section, and the rod 33 - from a square, hexagon, etc.

В кронштейнах 34 выполнены сквозные каналы, оси которых совпадают с направлением меньшей оси симметрии прямоугольного поперечного сечения полосы. В каждом сквозном канале закреплена магнитная вставка 36, которая представляет собой постоянный магнит подходящих размеров и формы.The brackets 34 have through channels, the axes of which coincide with the direction of the minor axis of symmetry of the rectangular cross-section of the strip. A magnetic insert 36 is fixed in each through channel, which is a permanent magnet of suitable size and shape.

Одним из предпочтительных вариантов является использование мощных неодимовых магнитов в форме диска с высотой, соответствующей толщине ранее упомянутой полосы, из которой изготовлены кронштейны 34. В данном варианте реализуется возможность эффективного притягивания металлической стружки к обеим сторонам кронштейна 34.One of the preferred options is to use powerful neodymium magnets in the form of a disk with a height corresponding to the thickness of the previously mentioned strip from which the brackets 34 are made. In this embodiment, the ability to effectively attract metal chips to both sides of the bracket 34 is realized.

При выборе магнитных вставок 36 необходимо учитывать соответствие их рабочего температурного диапазона применительно к температурным условиям скважины. К примеру, указанные неодимовые магниты марки SN (Super High) могут применяться при температурах до 150°С, марки UN (Ultra High) - до 180°С, марки EN (Extra High) - до 200°С.When choosing magnetic inserts 36, it is necessary to take into account the compliance of their operating temperature range with respect to the temperature conditions of the well. For example, these SN (Super High) neodymium magnets can be used at temperatures up to 150 ° C, UN (Ultra High) - up to 180 ° C, EN (Extra High) - up to 200 ° C.

Направляющая головка 30 предназначена для облегчения прохождения стружколовителей 29 при их спуске в ствол скважины. Направляющая головка 30 имеет конусообразную форму и выполнена с присоединительной резьбой для установки шарнирной муфты 31.The guide head 30 is designed to facilitate the passage of the chip breakers 29 as they are lowered into the wellbore. The guide head 30 has a conical shape and is made with a connecting thread for mounting the articulated coupling 31.

Объем металла, который подлежит удалению в процессе вырезания участка обсадной колонны 28, зависит от протяженности последнего, толщины стенки обсадных труб, количества муфтовых соединений и т.д. При этом необходимо учитывать, что объем металлической стружки, которая образуется в процессе вырезания указанного участка обсадной колонны 28, многократно превышает физический объем удаляемого металла. При вырезании стенки обсадной колонны 28 объем металлической стружки определяется, главным образом, размерами ее частиц (преимущественно, толщиной и длиной). Размеры частиц стружки зависят, в свою очередь, от физико-механических свойств стали обсадных труб, параметров режима резания, геометрических параметров используемых резцов и др.The volume of metal that must be removed during the cutting of a section of the casing string 28 depends on the length of the latter, the wall thickness of the casing pipes, the number of couplings, etc. It should be borne in mind that the volume of metal chips, which is formed in the process of cutting out the specified section of the casing 28, is many times greater than the physical volume of the removed metal. When cutting the wall of the casing string 28, the volume of metal chips is determined mainly by the size of its particles (mainly, thickness and length). The sizes of the chips particles depend, in turn, on the physical and mechanical properties of the steel of the casing pipes, the parameters of the cutting mode, the geometric parameters of the cutters used, etc.

В процессе вырезания стенки обсадной колонны 28 объем металлической стружки, притягиваемой к магнитным вставкам 36, возрастает. При этом стружка постепенно заполняет пространство между наружной поверхностью штанги 33 и внутренней поверхностью фигурных ребер 35. Поэтому требуемое количество стружколовителей 29 следует определять в зависимости от объема металлической стружки, которая предположительно может образоваться в процессе вырезания выбранного участка обсадной колонны 28. В отдельных случаях, например, при незначительной протяженности участка обсадной колонны 28, который подлежит вырезанию, потребность в нескольких стружколовителях 29 отсутствует и вполне достаточным окажется вариант установки только одного стружколовителя 29.In the process of cutting out the wall of the casing string 28, the volume of metal chips attracted to the magnetic inserts 36 increases. In this case, the chips gradually fills the space between the outer surface of the rod 33 and the inner surface of the shaped ribs 35. Therefore, the required number of chip breakers 29 should be determined depending on the volume of metal chips that can presumably be formed during the cutting of the selected section of the casing 28. In some cases, for example , with an insignificant length of the section of the casing string 28, which is to be cut out, there is no need for several chip breakers 29 and the option of installing only one chip breaker 29 will be quite sufficient.

Предложенное устройство для вырезания участка обсадной колонны 28 работает следующим образом. Указанное устройство присоединяют к нижней трубе 6 бурильной колонны, а затем, при помощи талевой системы буровой установки, спускают в ствол скважины на расчетную глубину. В состав нижней части бурильной колонны могут быть включены корпусные (т.е. имеющие постоянный наружный диаметр) и/или раздвижные центраторы, которые устанавливают выше устройства для вырезания участка обсадной колонны 28.The proposed device for cutting out a section of the casing 28 operates as follows. The specified device is attached to the bottom pipe 6 of the drill string, and then, using the traveling system of the drilling rig, is lowered into the wellbore to the design depth. The lower part of the drill string may include body (i.e., having a constant outer diameter) and / or expandable centralizers, which are installed above the device for cutting out a section of the casing string 28.

Промывочная жидкость, в процессе спуска бурильной колонны в ствол скважины, поступает во внутреннюю полость корпуса 1 через промывочные 27, периферийные осевые 3 и радиальные 18 каналы. Далее промывочная жидкость приподнимает кольцевой запорный элемент 24, размещенный снаружи штока 22, и через внутреннюю кольцевую расточку 16 в поршне 7 попадает в глухой центральный осевой канал 2, а из него - во внутреннюю полость бурильной колонны. После размещения указанного устройства на заданной глубине в стволе скважины спуск бурильной колонны прекращают. Кольцевой запорный элемент 24, после выравнивания величин трубного и затрубного давлений, перемещается по штоку 22 в осевом направлении относительно поршня 7 и перекрывает проходное сечение в конической части внутренней кольцевой расточки 16.The flushing fluid, in the process of running the drill string into the wellbore, enters the inner cavity of the body 1 through flushing 27, peripheral axial 3 and radial 18 channels. Further, the flushing fluid lifts the annular shut-off element 24 located outside the rod 22, and through the inner annular bore 16 in the piston 7 enters the blind central axial channel 2, and from it into the inner cavity of the drill string. After placing the specified device at a predetermined depth in the wellbore, the running of the drill string is stopped. The annular closure element 24, after equalizing the values of the pipe and annular pressures, moves along the rod 22 in the axial direction relative to the piston 7 and overlaps the flow section in the conical part of the inner annular bore 16.

Далее организуют вращение бурильной колонны и прямую циркуляцию промывочной жидкости через нее. Кольцевой запорный элемент 24 перекрывает проходное сечение в конической части внутренней кольцевой расточки 16, поэтому циркуляция промывочной жидкости во внутренней полости корпуса 1 осуществляется путем ее последовательного прохождения через радиальные окна 20, осевые канавки 21, периферийные осевые 3 и промывочные 27 каналы. При прохождении через радиальные окна 20 и осевые канавки 21 поток промывочной жидкости дросселируется, в результате чего над поршнем 7 создается избыточное давление. Поршень 7 вместе с толкателем 8, сжимая цилиндрическую пружину 25, начинает перемещаться в осевом направлении относительно корпуса 1. Осевое перемещение толкателя 8 с кулачками 9 через серьги 13 передается на режущие лопасти 12. Последние поворачиваются вокруг осей 11, на которых они подвешены, и частично (до момента упора режущих лопастей 12 в стенку обсадной колонны 28) переходят из транспортного положения в рабочее. В процессе контакта резцов, установленных на режущих лопастях 12, с обсадной колонной 28 осуществляется сквозное прорезание ее стенки.Further, the rotation of the drill string and the direct circulation of the drilling fluid through it are organized. The annular closure element 24 overlaps the flow section in the conical part of the inner annular bore 16, therefore, the circulation of the flushing fluid in the inner cavity of the housing 1 is carried out by its successive passage through the radial holes 20, axial grooves 21, peripheral axial 3 and flushing 27 channels. When passing through the radial holes 20 and axial grooves 21, the flow of the flushing fluid is throttled, as a result of which an overpressure is created above the piston 7. The piston 7 together with the pusher 8, compressing the coil spring 25, begins to move in the axial direction relative to the housing 1. The axial movement of the pusher 8 with the cams 9 is transmitted through the shackles 13 to the cutting blades 12. The latter rotate around the axes 11 on which they are suspended, and partially (until the stop of the cutting blades 12 against the wall of the casing 28) they move from the transport position to the working position. In the process of contact of the cutters installed on the cutting blades 12 with the casing 28, a through cutting of its wall is carried out.

Режущие лопасти 12, на завершающем этапе осевого перемещения поршня 7 с толкателем 8 относительно корпуса 1, полностью переходят из транспортного положения в рабочее. При этом поток промывочной жидкости, поступающей из бурильной колонны в глухой центральный осевой канал 2, через радиальные окна 20 направляется непосредственно в периферийные осевые каналы 3, а из них - в промывочные каналы 27. В указанном случае величина избыточного давления во внутренней полости бурильной колонны скачкообразно уменьшается, что служит для обслуживающего персонала сигналом об окончательном переходе режущих лопастей 12 из транспортного положения в рабочее.The cutting blades 12, at the final stage of the axial movement of the piston 7 with the pusher 8 relative to the housing 1, completely move from the transport position to the working position. In this case, the flow of flushing fluid coming from the drill string into the blind central axial channel 2 is directed through the radial windows 20 directly to the peripheral axial channels 3, and from them to the flushing channels 27. In this case, the amount of excess pressure in the inner cavity of the drill string is abruptly decreases, which serves as a signal for the maintenance personnel about the final transition of the cutting blades 12 from the transport position to the working position.

После этого следует организовать равномерное перемещение бурильной колонны по стволу скважины в направлении «снизу-вверх». Силы, возникающие в результате взаимодействия режущих лопастей 12 со стенкой обсадной колонны 28, будут надежно удерживать толкатель 8 и поршень 7 в самом нижнем положении относительно корпуса 1.After that, it is necessary to organize a uniform movement of the drill string along the wellbore in the "bottom-up" direction. The forces resulting from the interaction of the cutting blades 12 with the wall of the casing 28 will reliably hold the pusher 8 and piston 7 in the lowest position relative to the housing 1.

В процессе вырезания участка обсадной колонны образуется значительный объем металлической стружки и шлама (преимущественно частицами цементного камня). Струи промывочной жидкости, под напором вытекающие из промывочных каналов 27, обеспечивают не только эффективное охлаждение и очищение резцов от налипающих частиц металлической стружки и шлама, но также способствуют выносу последних на поверхность.In the process of cutting out a section of the casing, a significant volume of metal shavings and cuttings (mainly particles of cement stone) is formed. The jets of flushing liquid flowing under pressure from the flushing channels 27 provide not only effective cooling and cleaning of the cutters from adhering particles of metal shavings and sludge, but also contribute to the transfer of the latter to the surface.

Однако потоком циркулирующей промывочной жидкости из ствола скважины на поверхность выносится, в большинстве случаев, лишь некоторое количество частиц металлической стружки и шлама. При этом основная часть образовавшейся стружки и шлама оседает либо на цементный мост, установленный в стволе перед началом работ по вырезанию участка обсадной колонны 28, либо прямо на забой скважины.However, in most cases, only a certain amount of metal shavings and cuttings is carried out by the flow of circulating drilling fluid from the wellbore to the surface. In this case, the main part of the formed shavings and cuttings settles either on a cement bridge installed in the wellbore before starting work on cutting out a section of casing 28, or directly on the bottom of the well.

В стволе скважины, в интервале размещения раздвижного расширителя и стружколовителей 29, при вращении последних образуется область повышенной турбулентности промывочной жидкости. Попавшие в область турбулентности частицы металлической стружки хаотично перемещаются в промывочной жидкости и, в случае приближения к магнитным вставкам 36, накрепко притягиваются к ним.In the wellbore, in the interval of placement of the expandable expander and chip breakers 29, during the rotation of the latter, an area of increased turbulence of the drilling fluid is formed. Particles of metal shavings that have fallen into the region of turbulence move randomly in the flushing liquid and, in the case of approaching the magnetic inserts 36, are firmly attracted to them.

Кроме того, фигурные ребра 35, в процессе вращения стружколовителей 29, взаимодействуют со стенками обсадной колонны 28 и уже вырезанного участка, эффективно сдирая с них налипшую металлическую стружку. В результате этого сдирания существенно снижается вероятность скопления металлической стружки в том или ином месте ствола скважины и, как следствие, риск образования пробки.In addition, the shaped ribs 35, in the process of rotation of the chip breakers 29, interact with the walls of the casing 28 and the already cut section, effectively stripping off adhered metal chips from them. As a result of this stripping, the likelihood of accumulation of metal shavings in one place or another of the wellbore is significantly reduced and, as a result, the risk of plug formation.

Когда процесс вырезания участка обсадной колонны 28 завершится, следует прекратить вращение бурильной колонны, а затем незначительно (на 0,3-0,5 м) опустить ее вниз. Указанная операция позволяет полностью исключить контакт режущих лопастей 12 со стенкой обсадной колонны 28. Затем следует прекратить циркуляцию промывочной жидкости.When the process of cutting out a section of the casing string 28 is completed, the rotation of the drill string should be stopped, and then slightly (0.3-0.5 m) lower it down. This operation makes it possible to completely eliminate the contact of the cutting blades 12 with the wall of the casing 28. Then the circulation of the drilling fluid should be stopped.

Избыточное давление внутри бурильной колонны, в случае прекращения циркуляции промывочной жидкости, начнет снижаться, в результате чего поршень 7 с толкателем 8 под действием сжатой пружины 25 возвратятся в первоначальное положение, а режущие лопасти 12 плавно перейдут из рабочего положения в транспортное.Excessive pressure inside the drill string, in case of cessation of circulation of the drilling fluid, will begin to decrease, as a result of which the piston 7 with the pusher 8 under the action of the compressed spring 25 will return to its original position, and the cutting blades 12 will smoothly move from the working position to the transport position.

Далее, с помощью талевой системы буровой установки, приступают к извлечению бурильной колонны вместе с раздвижным расширителем и узлом улавливания металлической стружки на поверхность.Further, using the tackle system of the drilling rig, they begin to extract the drill string together with an expanding reamer and a unit for capturing metal chips to the surface.

Использование предложенного изобретения позволяет не только повысить производительность и качество работ, связанных с вырезанием участка обсадной колонны, но и снизить риск возникновения аварийной ситуации в стволе скважины.The use of the proposed invention allows not only to increase the productivity and quality of work associated with cutting out a section of the casing, but also to reduce the risk of an emergency in the wellbore.

Источники информации:Sources of information:

1. Раздвижной гидравлический фрезер типа 35Ф (изготовитель - АО «Сиб Трейд Сервис» [Электронный ресурс: http://en.sts-samara.ru/catalogue-milling-tools-freza-35f.html].1. Sliding hydraulic milling cutter type 35F (manufacturer - Sib Trade Service JSC [Electronic resource: http://en.sts-samara.ru/catalogue-milling-tools-freza-35f.html].

2. Патент РФ на изобретение №2701000, опубл. 24.09.2019.2. RF patent for invention No. 2701000, publ. 09.24.2019.

3. Патент РФ на изобретение №2513923, опубл. 10.11.2013.3. RF patent for invention No. 2513923, publ. 11/10/2013.

Claims (1)

Устройство для вырезания участка обсадной колонны, включающее полый цилиндрический корпус с присоединительными резьбами на концах, с гидравлически связанными между собой глухим центральным и периферийными осевыми каналами, последние из которых концентрично и равномерно расположены относительно глухого центрального осевого канала, подпружиненный относительно корпуса и установленный в глухом центральном осевом канале поршень, выполненный с внутренней кольцевой расточкой, имеющей коническую и цилиндрическую части, с основной наружной кольцевой проточкой, размещенной на уровне цилиндрической части внутренней кольцевой расточки, и со сквозными радиальными каналами, гидравлически связывающими внутреннюю кольцевую расточку с основной наружной кольцевой проточкой, которая, в свою очередь, гидравлически связана с периферийными осевыми каналами в транспортном положении устройства и изолирована от них в его рабочем положении, соосно и жестко присоединенный к поршню толкатель с наружными кулачками, связанными посредством серег с режущими лопастями, шарнирно подвешенными в сквозных продольных пазах, которые размещены равномерно по окружности корпуса и симметрично относительно периферийных осевых каналов, уплотнительную манжету, установленную на боковой наружной поверхности поршня, шток с наружным буртиком, соосно размещенный во внутренней кольцевой расточке в поршне со стороны, противоположной по отношению к толкателю, и кольцевой запорный элемент, установленный снаружи штока с возможностью ограниченного осевого перемещения относительно поршня и перекрытия конической части внутренней кольцевой расточки в поршне в рабочем положении устройства, отличающееся тем, что оно снабжено стружколовителями со штангами, кронштейнами, фигурными ребрами и магнитными вставками, направляющей головкой, одинарными и сдвоенной шарнирными муфтами, причем корпус, стружколовители и направляющая головка последовательно размещены в осевом направлении от поверхности к забою скважины, при этом стружколовители и направляющая головка связаны между собой при помощи одинарных шарнирных муфт, а верхний стружколовитель присоединен к корпусу посредством сдвоенной шарнирной муфты, причем каждый стружколовитель выполнен в виде штанги с присоединительными резьбами на концах, на наружной поверхности которой, в несколько ярусов по ее длине, равномерно размещены кронштейны, при этом в каждом ярусе установлено одинаковое количество кронштейнов, но не менее двух, которые равномерно размещены по окружности в плоскости, перпендикулярной оси штанги, а снаружи штанги посредством кронштейнов концентрично установлены фигурные ребра, выполненные в форме цилиндрических спиралей с одинаковым направлением и шагом навивки, причем количество фигурных ребер совпадает с количеством кронштейнов, установленных в ярусе, при этом фигурное ребро в каждом ярусе присоединено к одному кронштейну, а свободные концы фигурного ребра закреплены на противоположных концах штанги, причем кронштейны, установленные на штанге в смежных ярусах, повернуты относительно друг друга на угол β=(360°:2n), где: n - число кронштейнов в ярусе, при этом в кронштейнах выполнены сквозные каналы для установки в них магнитных вставок, причем в поршне, на уровне конической части внутренней кольцевой расточки, выполнены дополнительная наружная кольцевая проточка и сквозные радиальные окна, гидравлически связывающие между собой внутреннюю кольцевую расточку с дополнительной наружной кольцевой проточкой, на боковой наружной поверхности поршня - осевые канавки, гидравлически связывающие между собой основную и дополнительную наружные кольцевые проточки, а в стенке корпуса между сквозными продольными пазами - промывочные каналы, каждый из которых гидравлически связан с периферийным осевым каналом, расположенным от него на кратчайшем расстоянии.A device for cutting out a section of a casing, including a hollow cylindrical body with connecting threads at the ends, with hydraulically interconnected blind central and peripheral axial channels, the latter of which are concentrically and evenly located relative to the blind central axial channel, spring-loaded relative to the body and installed in the blind central axial channel is a piston made with an inner annular bore having a conical and cylindrical parts, with a main outer annular groove located at the level of the cylindrical part of the inner annular bore, and with through radial channels, hydraulically connecting the inner annular bore with the main outer annular groove, which, in turn, it is hydraulically connected to the peripheral axial channels in the transport position of the device and isolated from them in its working position, a pusher with external cams coaxially and rigidly attached to the piston connected by means of shackles with cutting blades, pivotally suspended in through longitudinal grooves, which are located evenly around the circumference of the body and symmetrically relative to the peripheral axial channels, a sealing lip mounted on the lateral outer surface of the piston, a rod with an outer shoulder, coaxially located in the inner annular bore in the piston on the side opposite to the pusher, and an annular locking element installed outside the rod with the possibility of limited axial movement relative to the piston and overlapping the conical part of the inner annular bore in the piston in the operating position of the device, characterized in that it is equipped with chip breakers with rods, brackets , shaped ribs and magnetic inserts, a guide head, single and double hinged couplings, and the body, chip breakers and a guide head are sequentially placed in the axial direction from the surface to the bottom of the well, while the chip breakers bodies and the guide head are interconnected by means of single articulated couplings, and the upper chipbreaker is connected to the body by means of a double articulated coupling, and each chipbreaker is made in the form of a rod with connecting threads at the ends, on the outer surface of which, in several tiers along its length, evenly brackets are placed, with the same number of brackets installed in each tier, but not less than two, which are evenly spaced around the circumference in a plane perpendicular to the axis of the rod, and outside of the rod by means of the brackets, curly ribs are installed concentrically, made in the form of cylindrical spirals with the same direction and pitch coiling, and the number of curly ribs coincides with the number of brackets installed in the tier, while the curly rib in each tier is attached to one bracket, and the free ends of the curly ribs are fixed at opposite ends of the bar, and the brackets installed on the bar in the middle tiers, rotated relative to each other at an angle β = (360 °: 2n), where: n is the number of brackets in the tier, while the brackets have through channels for installing magnetic inserts in them, and in the piston, at the level of the conical part of the inner annular bore, an additional outer annular groove and through radial windows are made, hydraulically connecting the inner annular bore with an additional outer annular groove, on the lateral outer surface of the piston there are axial grooves that hydraulically connect the main and additional outer annular grooves to each other, and in the housing wall between the through longitudinal grooves - flushing channels, each of which is hydraulically connected to a peripheral axial channel located at the shortest distance from it.
RU2021112166A 2021-04-28 2021-04-28 Device for cutting out part of casing string RU2760545C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021112166A RU2760545C1 (en) 2021-04-28 2021-04-28 Device for cutting out part of casing string

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021112166A RU2760545C1 (en) 2021-04-28 2021-04-28 Device for cutting out part of casing string

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2760545C1 true RU2760545C1 (en) 2021-11-29

Family

ID=79173944

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2021112166A RU2760545C1 (en) 2021-04-28 2021-04-28 Device for cutting out part of casing string

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2760545C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2793506C1 (en) * 2022-10-27 2023-04-04 Публичное акционерное общество "Татнефть" имени В.Д. Шашина Milling machine

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2373007A (en) * 2001-03-10 2002-09-11 Rotech Holdings Ltd Guide apparatus
RU56931U1 (en) * 2006-05-05 2006-09-27 Закрытое акционерное общество "Октопус" DEVICE FOR CUTTING A PART OF A PIPE COLUMN IN A WELL
RU2365736C1 (en) * 2008-03-12 2009-08-27 Степан Васильевич Гнатив Device for cutting of pipes in well
RU2513923C2 (en) * 2012-04-27 2014-04-20 Открытое Акционерное Общество "Газпром Промгаз" Method for borehole enlargement, assembly of tools for implementation of method, expandable hydraulic underreamer, centraliser and stabiliser
UA90428U (en) * 2013-12-26 2014-05-26 Публічне Акціонерне Товариство "Укргазвидобування" Device for pipe cutting in a well
WO2017053151A1 (en) * 2015-09-15 2017-03-30 Abrado, Inc. Downhole tubular milling apparatus, especially suitable for deployment on coiled tubing
RU2678746C1 (en) * 2017-12-29 2019-01-31 Публичное акционерное общество "Татнефть" имени В.Д. Шашина Device for cutting a portion of a casing string in a well
RU2701000C1 (en) * 2018-10-22 2019-09-24 Общество с ограниченной ответственностью "Газпром добыча Астрахань" (ООО "Газпром добыча Астрахань") Device for cutting process section in well tubing string

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2373007A (en) * 2001-03-10 2002-09-11 Rotech Holdings Ltd Guide apparatus
RU56931U1 (en) * 2006-05-05 2006-09-27 Закрытое акционерное общество "Октопус" DEVICE FOR CUTTING A PART OF A PIPE COLUMN IN A WELL
RU2365736C1 (en) * 2008-03-12 2009-08-27 Степан Васильевич Гнатив Device for cutting of pipes in well
RU2513923C2 (en) * 2012-04-27 2014-04-20 Открытое Акционерное Общество "Газпром Промгаз" Method for borehole enlargement, assembly of tools for implementation of method, expandable hydraulic underreamer, centraliser and stabiliser
UA90428U (en) * 2013-12-26 2014-05-26 Публічне Акціонерне Товариство "Укргазвидобування" Device for pipe cutting in a well
WO2017053151A1 (en) * 2015-09-15 2017-03-30 Abrado, Inc. Downhole tubular milling apparatus, especially suitable for deployment on coiled tubing
RU2678746C1 (en) * 2017-12-29 2019-01-31 Публичное акционерное общество "Татнефть" имени В.Д. Шашина Device for cutting a portion of a casing string in a well
RU2701000C1 (en) * 2018-10-22 2019-09-24 Общество с ограниченной ответственностью "Газпром добыча Астрахань" (ООО "Газпром добыча Астрахань") Device for cutting process section in well tubing string

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2793506C1 (en) * 2022-10-27 2023-04-04 Публичное акционерное общество "Татнефть" имени В.Д. Шашина Milling machine
RU2810117C1 (en) * 2023-06-27 2023-12-21 Наиль Мулахметович Абдуллин Device for cutting concave sections of wall in string casing
RU224261U1 (en) * 2023-12-21 2024-03-19 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственная фирма Завод "Измерон" MECHANICAL PIPE CUTTER

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9835003B2 (en) Frac plug
US20190106957A1 (en) Single-trip casing cutting and bridge plug setting
US6953096B2 (en) Expandable bit with secondary release device
US10677027B2 (en) Apparatus and method for securing end pieces to a mandrel
US20100032167A1 (en) Method for Making Wellbore that Maintains a Minimum Drift
CA2945405C (en) Method and apparatus for severing a drill string
US20050257934A1 (en) Flow through subassembly for a downhole drill string and method for making same
US7040395B2 (en) Apparatus and method for debris in a well bore
CN104653154B (en) Drifting scraping integrated tool
WO2017160981A1 (en) Retrieval tool
US20200011156A1 (en) Method and apparatus for stuck pipe mitigation
RU2760545C1 (en) Device for cutting out part of casing string
CA2918007C (en) Robust bumper spring assembly
US4352399A (en) Bit breaker and handle
CN105888558B (en) Downhole reamer
US11162318B2 (en) Tool catcher system
WO2022039762A1 (en) Assembly, retrieving device, and method for retrieving piping from a well
US2394759A (en) Method of recovering elements from well bores
US20220145728A1 (en) Debris removal apparatus with self cleaning filter assembly
RU199272U1 (en) Composite filter of a plug-in sucker rod pump
CN115596355A (en) Borehole-while-drilling repairing tool and repairing method for easily-reduced stratum
US20200347693A1 (en) Multi-stage hydraulic fracturing tool and system
CN114562210A (en) Drilling reamer for oil and gas well
CN209339907U (en) A kind of sealing-sleeve type tubing drain
CN213297863U (en) Spherical spiral wing stabilizer