RU2810117C1 - Device for cutting concave sections of wall in string casing - Google Patents
Device for cutting concave sections of wall in string casing Download PDFInfo
- Publication number
- RU2810117C1 RU2810117C1 RU2023117018A RU2023117018A RU2810117C1 RU 2810117 C1 RU2810117 C1 RU 2810117C1 RU 2023117018 A RU2023117018 A RU 2023117018A RU 2023117018 A RU2023117018 A RU 2023117018A RU 2810117 C1 RU2810117 C1 RU 2810117C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- pusher
- central axial
- axial channel
- axial
- casing
- Prior art date
Links
- 238000011010 flushing procedure Methods 0.000 claims description 10
- 230000003993 interaction Effects 0.000 claims description 3
- 238000003801 milling Methods 0.000 abstract description 27
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 abstract description 7
- 239000011435 rock Substances 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 230000008439 repair process Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 9
- 238000000034 method Methods 0.000 description 6
- 239000004568 cement Substances 0.000 description 4
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 4
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 4
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 2
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 2
- 238000005553 drilling Methods 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N iron(III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]=O JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012188 paraffin wax Substances 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 description 1
- 239000004575 stone Substances 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- UONOETXJSWQNOL-UHFFFAOYSA-N tungsten carbide Chemical compound [W+]#[C-] UONOETXJSWQNOL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к ремонту смятых обсадных колонн с целью восстановления их герметичности.The invention relates to the oil and gas industry, namely to the repair of crushed casing columns in order to restore their tightness.
В нефтяных и газовых скважинах достаточно часто встречающимся видом нарушения обсадной колонны является ее смятие, иногда сопровождаемое сквозным порывом. Степень смятия обсадной колонны оценивается по величине изменения ее внутреннего проходного диаметра. Если длина смятого участка не превышает двух наружных диаметров обсадной колонны, в результате чего ее внутренний проходной диаметр уменьшился до 0,85 номинального значения, то смятие относится к разряду незначительных. Если же длина смятого участка обсадной колонны превышает три наружных диаметра обсадной колонны и при этом ее внутренний проходной диаметр уменьшился до 0,8 номинального значения, то смятие считается значительным.In oil and gas wells, a fairly common type of casing failure is its collapse, sometimes accompanied by a through blow. The degree of casing collapse is assessed by the magnitude of the change in its internal bore diameter. If the length of the collapsed section does not exceed two outer diameters of the casing, as a result of which its internal bore diameter has decreased to 0.85 of the nominal value, then the collapse is classified as minor. If the length of the collapsed section of the casing string exceeds three outer diameters of the casing string and its internal bore diameter has decreased to 0.8 of the nominal value, then the collapse is considered significant.
Перед ремонтом смятой обсадной колонны необходимо проанализировать имеющийся объем информации с целью определения глубины, размера и характера нарушения. На практике для получения достоверной информации широко применяются различные геофизические методы, а также спускаемые в ствол скважины печати, шаблоны и т.д.Before repairing a collapsed casing, it is necessary to analyze the available information to determine the depth, size and nature of the violation. In practice, to obtain reliable information, various geophysical methods are widely used, as well as stamps, templates, etc. lowered into the wellbore.
В случае нарушения герметичности обсадной колонны, которое может сопровождаться незначительным внутренним смятием ее стенки, чаще всего осуществляют фрезерование и калибрование внутренней поверхности обсадной колонны до получения кольцевой выработки требуемого диаметра. Затем в верхней и нижней частях кольцевой выработки фрезеруют несколько внутренних кольцевых проточек. После этого дефектный участок обсадной колонны перекрывают металлическим пластырем, который устанавливается с регламентированным натягом (см., к примеру, SU 1616216, RU 2336408).In the event of a leak in the casing string, which may be accompanied by slight internal collapse of its wall, most often the internal surface of the casing string is milled and calibrated until an annular opening of the required diameter is obtained. Then, several internal annular grooves are milled in the upper and lower parts of the annular opening. After this, the defective section of the casing is covered with a metal patch, which is installed with a regulated interference (see, for example, SU 1616216, RU 2336408).
Если смятие не удается выправить при помощи оправок и иных специальных устройств, то во многих случаях дефектный участок обсадной колонны вместе с цементным камнем полностью вырезают при помощи раздвижного фрезера, после чего изолируют путем цементирования под давлением и/или установки металлического пластыря (например, тонкостенной гильзы, профильного перекрывателя и т.д.), плотно прилегающего по всей окружности к внутренней поверхности обсадной колонны. Однако указанное перекрытие вырезанного участка обсадной колонны является сложным по техническому исполнению и продолжительным по времени технологическим процессом (см., к примеру, RU 2273718, RU 2347888).If the collapse cannot be corrected using mandrels and other special devices, then in many cases the defective section of the casing along with the cement stone is completely cut out using a sliding milling cutter, and then isolated by cementing under pressure and/or installing a metal patch (for example, a thin-walled sleeve , profile cover, etc.), tightly adjacent along the entire circumference to the inner surface of the casing. However, the specified overlap of the cut section of the casing is a technically complex and time-consuming technological process (see, for example, RU 2273718, RU 2347888).
Иногда в ремонтируемой скважине, перед фрезерованием дефектного участка обсадной колонны с внутренним сужением, устанавливают цементный мост. Указанный технологический прием снижает вероятность заклинивания фрезерующего инструмента на смятом участке обсадной колонны и позволяет увеличить скорость выполнения операции (см., к примеру, RU 2386779).Sometimes in a well being repaired, before milling a defective section of the casing with an internal narrowing, a cement bridge is installed. This technological technique reduces the likelihood of the milling tool jamming on a crumpled section of the casing and allows you to increase the speed of the operation (see, for example, RU 2386779).
В определенных случаях в интервале смятия целесообразно удалить только вогнутые участки стенки обсадной колонны. После этого, в случае полного восстановления номинального внутреннего диаметра обсадной колонны на участке смятия, дефектный интервал в ней изолируется с помощью установки металлического пластыря. При этом внутренний диаметр обсадной колонны незначительно уменьшается (см., к примеру, RU 2336408, RU 2438000, RU 2645060).In certain cases, in the collapse interval, it is advisable to remove only the concave sections of the casing wall. After this, if the nominal internal diameter of the casing string in the collapsed area is completely restored, the defective interval in it is isolated by installing a metal patch. In this case, the internal diameter of the casing string decreases slightly (see, for example, RU 2336408, RU 2438000, RU 2645060).
Удаление вогнутых участков стенки обсадной колонны осуществляется, как правило, при помощи фрезеров различных типов, спускаемыми в скважину на колонне бурильных или насосно-компрессорных труб. Но, поскольку фрезерованию подлежат только вогнутые участки смятой стенки обсадной колонны, наружный диаметр фрезера подбирается с учетом возможности его беспрепятственного (т.е. с минимально допустимыми зазорами) прохождения внутри обсадной колонны. В результате именно разница между внутренним диаметром обсадной колонны и наружным диаметром фрезера затрудняет возможность надежного центрирования последнего в процессе работы и препятствует полноценному вырезанию вогнутых участков смятой стенки обсадной колонны. По указанной причине добиться полного восстановления номинального внутреннего диаметра обсадной колонны в пределах дефектного интервала не представляется возможным. Анализ накопленного практического опыта показывает, что применение фрезеров не только малоэффективно, но и часто приводит к протиранию стенки обсадной колонны и непреднамеренному образованию в ней сквозного окна.Removal of concave sections of the casing wall is carried out, as a rule, using milling cutters of various types, lowered into the well on a string of drilling or tubing pipes. But, since only concave sections of the crushed wall of the casing string are subject to milling, the outer diameter of the milling cutter is selected taking into account the possibility of its unhindered passage (i.e., with minimal allowable clearances) inside the casing string. As a result, it is the difference between the inner diameter of the casing and the outer diameter of the milling cutter that makes it difficult to reliably center the latter during operation and prevents the complete cutting of concave sections of the crumpled casing wall. For this reason, it is not possible to achieve complete restoration of the nominal internal diameter of the casing within the defective interval. Analysis of accumulated practical experience shows that the use of milling cutters is not only ineffective, but also often leads to rubbing of the casing wall and the unintentional formation of a through window in it.
Кроме указанных фрезеров, для фрезерования вогнутой стенки обсадной колонны могут быть также использованы устройства, предназначенные для очистки внутренней поверхности обсадной колонны. Непременным условием является способность режущих элементов упомянутых устройств обеспечить выполнение поставленной задачи. Однако эффективность и надежность работы устройств для очистки внутренней поверхности обсадной колонны достаточно низка, поскольку их основным предназначением является удаление асфальтено-парафиновых и солевых отложений, цементной корки, ржавчины, заусениц и других незначительных механических повреждений стенки обсадной колонны. В большинстве случаев режущие элементы этих устройств оказываются малопригодными для фрезерования вогнутых участков стенки смятой обсадной колонны с целью полного восстановления ее номинального внутреннего диаметра (см. к примеру, SU 715773, RU 2317402, RU 2424421).In addition to these milling machines, devices designed to clean the inner surface of the casing can also be used to mill the concave wall of the casing. An indispensable condition is the ability of the cutting elements of the mentioned devices to ensure the completion of the task. However, the efficiency and reliability of devices for cleaning the inner surface of the casing is quite low, since their main purpose is to remove asphaltene-paraffin and salt deposits, cement crust, rust, burrs and other minor mechanical damage to the casing wall. In most cases, the cutting elements of these devices turn out to be unsuitable for milling concave sections of the wall of a crushed casing in order to completely restore its nominal internal diameter (see, for example, SU 715773, RU 2317402, RU 2424421).
Известен фрезер забойный [1], включающий цилиндрический корпус, на верхнем конце которого выполнена резьба для присоединения бурильной колонны, а нижний - армирован рядами твердосплавных резцов. В нижней части корпуса размещены лезвия, на которые напаяны твердосплавные резцы в виде пластин ступенчатого типа. На нижнем торце корпуса и между лезвиями выполнены промывочные каналы. На боковой поверхности корпуса между лезвиями размещен композиционный твердосплавный материал из калиброванной карбидо-вольфрамовой крошки в связке с припоем. В средней части корпуса равномерно по окружности расположены стабилизаторы с износостойким покрытием.A downhole milling cutter is known [1], which includes a cylindrical body, at the upper end of which there is a thread for attaching a drill string, and the lower end is reinforced with rows of carbide cutters. In the lower part of the body there are blades on which carbide cutters are soldered in the form of step-type plates. There are flushing channels at the lower end of the body and between the blades. On the side surface of the body between the blades there is a composite carbide material made of calibrated tungsten carbide chips combined with solder. In the middle part of the body, stabilizers with a wear-resistant coating are located evenly around the circumference.
Основной недостаток известного фрезера забойного заключается в том, что он, в силу своих конструктивных особенностей и недостаточной степени центрирования внутри смятой обсадной колонны, не способен обеспечить возможность восстановления номинального внутреннего диаметра последней.The main disadvantage of the known downhole milling machine is that, due to its design features and insufficient degree of centering inside the crushed casing, it is not able to provide the ability to restore the nominal internal diameter of the latter.
Известно устройство для очистки внутренней поверхности обсадной колонны [2], содержащее корпус с центральным осевым каналом и поперечными пазами. В последних с возможностью радиального перемещения установлены поршни с двумя режущими элементами. Каждый поршень снабжен обоймой с прикрепленной к ней лыжей, при этом режущие элементы имеют дугообразную форму и помещены в обойму. Указанное устройство присоединено к нижнему концу колонны насосно-компрессорных труб и вместе с ней перемещается в осевом направлении без вращения внутри обсадной колонны.A device is known for cleaning the inner surface of a casing [2], containing a housing with a central axial channel and transverse grooves. In the latter, pistons with two cutting elements are installed with the possibility of radial movement. Each piston is equipped with a holder with a ski attached to it, while the cutting elements have an arcuate shape and are placed in the holder. The specified device is attached to the lower end of the tubing string and moves with it in the axial direction without rotation inside the casing.
Однако, в силу своих конструктивных особенностей, известное устройство не способно осуществлять эффективное фрезерование вогнутых участков стенки смятой обсадной колонны.However, due to its design features, the known device is not capable of effectively milling concave sections of the wall of a crumpled casing.
Известно устройство для очистки внутренней поверхности обсадной трубы [3], которое может быть предложено в качестве прототипа. Устройство входит в состав бурильной колонны и размещено между забойным двигателем и породоразрушающим инструментом. Устройство имеет цилиндрический корпус с центральным осевым каналом и сквозными продольными окнами в боковой стенке. К верхнему концу корпуса присоединен переводник, посредством которого обеспечивается жесткая связь с валом забойного двигателя, а к нижнему - породоразрушающий инструмент в виде долота. Конструкция долота в источнике информации не раскрыта, однако следует отметить, что все виды породоразрушающего инструмента, используемые при вращательном способе бурения скважин, имеют корпус (далее по тексту - тело) с наружным вооружением, а также с присоединительной резьбой. В теле породоразрушающего инструмента обязательно выполнены гидравлически связанные между собой осевой канал с внутренней кольцевой расточкой и промывочные каналы.A device for cleaning the inner surface of a casing pipe is known [3], which can be offered as a prototype. The device is part of the drill string and is placed between the downhole motor and the rock cutting tool. The device has a cylindrical body with a central axial channel and through longitudinal windows in the side wall. A sub is attached to the upper end of the housing, through which a rigid connection is provided with the downhole motor shaft, and a rock-cutting tool in the form of a chisel is attached to the lower end. The design of the bit is not disclosed in the source of information, however, it should be noted that all types of rock cutting tools used in the rotational method of drilling wells have a body (hereinafter referred to as the body) with external weapons, as well as with connecting threads. The body of the rock-cutting tool must include an axial channel with an internal annular bore and flushing channels that are hydraulically interconnected.
В продольных окнах корпуса, с возможностью радиального перемещения, размещены выдвижные плоские режущие элементы. В центральном осевом канале корпуса соосно установлены поршень с центральным осевым каналом, цилиндрическая пружина сжатия, клин, съемная и ограничительная втулки. Клин имеет центральный осевой канал, в котором выполнен внутренний кольцевой выступ. Поршень подпружинен относительно корпуса и жестко связан с клином. Поршень и клин имеют возможность возвратно-поступательного осевого перемещения относительно корпуса. Величина осевого перемещения поршня относительно корпуса регулируется при помощи съемной и ограничительной втулок. Герметизация поршня в центральном осевом канале корпуса обеспечивается установленными на нем уплотнительными кольцами. Пружина размещена снаружи клина и имеет возможность взаимодействия с поршнем и съемной втулкой. На наружной боковой поверхности клина выполнены шлицевые пазы в форме «ласточкиного хвоста» для размещения в них режущих элементов. Последние выполнены с выступами, ответными шлицевым пазам на клине. Рабочие кромки режущих элементов армированы твердосплавными вставками.In the longitudinal windows of the housing, with the possibility of radial movement, retractable flat cutting elements are placed. In the central axial channel of the housing, a piston with a central axial channel, a cylindrical compression spring, a wedge, removable and limiting bushings are coaxially installed. The wedge has a central axial channel in which an internal annular protrusion is made. The piston is spring-loaded relative to the body and is rigidly connected to the wedge. The piston and wedge are capable of reciprocating axial movement relative to the housing. The amount of axial movement of the piston relative to the body is adjusted using removable and limiting bushings. Sealing of the piston in the central axial channel of the housing is ensured by sealing rings installed on it. The spring is located outside the wedge and has the ability to interact with the piston and removable sleeve. On the outer side surface of the wedge there are splined grooves in the shape of a “dovetail” for placing cutting elements in them. The latter are made with projections corresponding to splined grooves on the wedge. The working edges of the cutting elements are reinforced with carbide inserts.
Для обеспечения возможности осевого реверса клина, угол при его вершине превышает угол трения между материалами рабочих поверхностей клина и режущих элементов. При вращении устройства режущие элементы очищают внутреннюю поверхность обсадной колонны от цементной корки и других отложений. Нарушение соосности породоразрушающего инструмента и устройства, характерное для резьбовых соединений, способствует повышению очищающего эффекта.To ensure the possibility of axial reverse of the wedge, the angle at its apex exceeds the angle of friction between the materials of the working surfaces of the wedge and the cutting elements. When the device rotates, the cutting elements clean the inner surface of the casing from cement cake and other deposits. Misalignment between the rock-cutting tool and the device, which is typical for threaded connections, helps to increase the cleaning effect.
Основные недостатки известного устройства в случае его использования для фрезерования вогнутых участков стенки смятой обсадной колонны - низкая надежность и эффективность работы, которые обусловлены конструктивными особенностями устройства и недостаточной степенью его центрирования внутри обсадной колонны.The main disadvantages of the known device when used for milling concave sections of the wall of a crumpled casing are low reliability and operational efficiency, which are caused by the design features of the device and the insufficient degree of its centering inside the casing.
Задачей настоящего изобретения является повышение надежности и эффективности работы устройства при вырезании внутри смятой обсадной колонны вогнутых участков стенки.The objective of the present invention is to increase the reliability and efficiency of the device when cutting out concave sections of the wall inside a crushed casing.
Задача решается и технический результат достигается тем, что устройство для вырезания внутри смятой обсадной колонны вогнутых участков стенки снабжено раздвижными секциями с катушками, серьгами, лыжами и роликами, патрубком, упорными подшипниками и гидроприводным узлом с дополнительным поршнем, нажимной пружиной, стаканом с днищем и втулкой с буртиком, при этом буртик выполнен на конце втулки, а в качестве породоразрушающего инструмента используется торцевой фрезер, причем патрубок соосно присоединен к переводнику и к корпусу, а снаружи патрубка, в направлении от переводника к корпусу, соосно и последовательно размещены гидроприводной узел, упорный подшипник, не менее двух раздвижных секций и упорный подшипник, а в днище стакана выполнен центральный осевой канал для размещения в нем втулки, причем внутренний кольцевой выступ в центральном осевом канале толкателя выполнен со стороны, обращенной к основному поршню, при этом в центральных осевых каналах корпуса и толкателя, а также во внутренней кольцевой расточке осевого канала в торцевом фрезере размещена возвратная пружина, концы которой взаимодействуют с внутренней поверхностью торцевого фрезера и с внутренним кольцевым выступом толкателя, а регулировочная шайба установлена снаружи возвратной пружины во внутренней кольцевой расточке осевого канала в торцевом фрезере с возможностью взаимодействия с меньшим из оснований толкателя, причем в толкателе выполнены радиальные каналы, равномерно размещенные по окружности и гидравлически связывающие центральные осевые каналы корпуса и толкателя, при этом радиальные каналы расположены на уровне внутреннего кольцевого выступа в центральном осевом канале толкателя, а ось каждого радиального канала располагается в плоскости осевой симметрии соответствующего шлицевого паза в толкателе, причем дополнительный поршень соосно установлен на конце втулки, противоположном месту размещения буртика, при этом стакан присоединен к переводнику, а в кольцевом пространстве между стаканом и втулкой размещены дополнительный поршень и нажимная пружина, концы которой взаимодействуют с днищем стакана и с дополнительным поршнем, причем втулка с буртиком и дополнительный поршень установлены снаружи патрубка с возможностью осевого возвратно-поступательного перемещения относительно него, а раздвижные секции - с возможностью осевого возвратно-поступательного перемещения и вращения относительно него, при этом в патрубке выполнены радиальные отверстия, гидравлически связывающие его внутреннюю полость с надпоршневой полостью, образованной внутренней боковой поверхностью стакана, наружной боковой поверхностью патрубка, а также торцевыми поверхностями переводника и дополнительного поршня, причем каждая раздвижная секция состоит из двух катушек, между которыми равномерно по окружности размещены лыжи, при этом на одном фланце катушки выполнены наружные проушины для шарнирного присоединения серег, а на другом фланце - равномерно размещенные по окружности осевые отверстия для установки в них крепежных элементов, причем противоположные концы каждой лыжи посредством серег шарнирно присоединены к соответствующим наружным проушинам на фланцах катушек, при этом катушки смежных раздвижных секций соединены между собой при помощи крепежных элементов, которые размещены в осевых отверстиях во фланцах катушек, а раздвижные секции установлены снаружи патрубка с равномерным осевым поворотом относительно друг друга, причем лыжа в поперечном сечении имеет прямоугольную форму, а на обеих боковых сторонах лыжи, симметрично и равномерно по ее длине, размещены установленные на осях с возможностью вращения ролики, боковая наружная поверхность которых имеет форму шарового слоя, при этом в рабочем положении устройства ролики имеют возможность взаимодействия с внутренней поверхностью стенки обсадной колонны.The problem is solved and the technical result is achieved by the fact that the device for cutting concave sections of the wall inside the crushed casing is equipped with sliding sections with reels, earrings, skis and rollers, a pipe, thrust bearings and a hydraulic drive unit with an additional piston, a pressure spring, a cup with a bottom and a sleeve with a collar, wherein the collar is made at the end of the bushing, and an end mill is used as a rock-cutting tool, and the pipe is coaxially attached to the sub and to the body, and outside the pipe, in the direction from the sub to the body, a hydraulic drive unit and a thrust bearing are coaxially and sequentially placed , at least two sliding sections and a thrust bearing, and in the bottom of the cup there is a central axial channel for placing a bushing in it, and the internal annular protrusion in the central axial channel of the pusher is made on the side facing the main piston, while in the central axial channels of the housing and pusher, as well as in the inner annular bore of the axial channel in the face milling machine there is a return spring, the ends of which interact with the inner surface of the end milling machine and with the inner annular protrusion of the pusher, and the adjusting washer is installed outside the return spring in the inner annular bore of the axial channel in the end milling machine with the possibility interaction with the smaller of the bases of the pusher, moreover, the pusher has radial channels evenly spaced around the circumference and hydraulically connecting the central axial channels of the body and the pusher, while the radial channels are located at the level of the inner annular protrusion in the central axial channel of the pusher, and the axis of each radial channel is located in the plane of axial symmetry of the corresponding splined groove in the pusher, and an additional piston is coaxially installed at the end of the sleeve opposite to the location of the collar, while the cup is attached to the sub, and in the annular space between the cup and the sleeve there is an additional piston and a pressure spring, the ends of which interact with the bottom of the glass and with an additional piston, wherein the sleeve with a collar and the additional piston are installed outside the nozzle with the possibility of axial reciprocating movement relative to it, and the sliding sections are capable of axial reciprocating movement and rotation relative to it, while radial holes are made in the nozzle , hydraulically connecting its internal cavity with the supra-piston cavity formed by the inner side surface of the cup, the outer side surface of the nozzle, as well as the end surfaces of the sub and the additional piston, each sliding section consisting of two coils, between which skis are placed evenly around the circumference, while on On one flange of the coil there are external eyes for hinged connection of the earrings, and on the other flange there are axial holes evenly spaced around the circumference for installing fastening elements in them, and the opposite ends of each ski are hingedly connected by means of earrings to the corresponding external eyes on the flanges of the coils, while the coils are adjacent sliding sections are connected to each other using fasteners, which are placed in the axial holes in the flanges of the coils, and the sliding sections are installed outside the pipe with uniform axial rotation relative to each other, and the ski has a rectangular cross section, and on both sides of the ski, symmetrically and evenly along its length, rollers mounted on axes with the possibility of rotation are placed, the lateral outer surface of which has the shape of a spherical layer, while in the operating position of the device the rollers are able to interact with the inner surface of the casing wall.
Конструкция предложенного устройство для вырезания внутри смятой обсадной колонны вогнутых участков стенки поясняется чертежами, где: на фиг.1 показан общий вид устройства в сборе; на фиг.2 - общий вид устройства в транспортном положении; на фиг.3-общий вид устройства, переведенного из транспортного положения в рабочее; на фиг.4 - общий вид устройства при вырезании вогнутых участков стенки в смятой обсадной колонне; на фиг.5 -поперечное сечение А-А на фиг.2; на фиг.6 - поперечное сечение Б-Б на фиг.2; на фиг.7 - поперечное сечение В-В на фиг.3; на фиг.8 - поперечное сечение Г-Г на фиг.3; на фиг.9 - поперечное сечение Д-Д на фиг.4.The design of the proposed device for cutting out concave sections of the wall inside a crushed casing is illustrated by drawings, where: Fig. 1 shows a general view of the assembled device; figure 2 is a general view of the device in the transport position; Fig. 3 is a general view of the device transferred from the transport position to the working position; Fig.4 is a general view of the device when cutting out concave sections of the wall in a crumpled casing; Figure 5 is a cross section A-A in Figure 2; Fig.6 - cross section BB in Fig.2; Fig.7 - cross section B-B in Fig.3; Fig.8 - cross section GG in Fig.3; Fig.9 - cross section D-D in Fig.4.
Предложенное устройство для вырезания внутри смятой обсадной колонны вогнутых участков стенки состоит из фрезерующего и центрирующего механизмов, соосно и жестко связанных между собой. В состав центрирующего механизма включен гидроприводной узел. Устройство, в процессе своей работы и транспортировки (т.е. при выполнении спуско-подъемных операций в скважине), присоединено к концу бурильной колонны 1 и размещено внутри обсадной колонны 2.The proposed device for cutting concave sections of the wall inside a crushed casing consists of a milling and centering mechanism, coaxially and rigidly connected to each other. The centering mechanism includes a hydraulic drive unit. The device, during its operation and transportation (i.e., when performing tripping operations in the well), is attached to the end of the
Фрезерующий механизм включает цилиндрический корпус 3 с центральным осевым каналом 4, выполненным с внутренним кольцевым выступом 5.The milling mechanism includes a
В боковой стенке корпуса 3 выполнены сквозные продольные окна 6, равномерно размещенные по окружности, в которых с возможностью радиального перемещения установлены кулачки 7, имеющие, к примеру, форму четырехгранной пластины прямоугольного сечения. Каждый кулачок 7 оснащен твердосплавным режущим лезвием 8.In the side wall of the
К нижнему концу корпуса 3 прикреплен породоразрушающий инструмент - торцевой фрезер 9 (например, забойный торцевой фрезер типа Ф32 или Ф3С2, серийно выпускаемый НЛП «Буринтех»), в теле которого выполнены осевой канал с кольцевой внутренней расточкой 10 и промывочные каналы 11, гидравлически связанные между собой. Торцевая и нижняя часть наружной боковой поверхности торцевого фрезера 9 армирована твердосплавными вставками 12 (или твердосплавной крошкой).Attached to the lower end of the
В центральном осевом канале 4, с возможностью осевого возвратно-поступательного перемещения относительно корпуса 3, соосно размещены жестко связанные между собой основной поршень 13 и толкатель 14, выполненный в форме усеченного конуса, большее из оснований которого обращено в сторону основного поршня 13.In the central
Основной поршень 13, имеющий цилиндрическую форму, выполнен с центральным осевым каналом. Площадь проходного сечения центрального осевого канала в основном поршне 13 выбрана меньшей площади проходного сечения бурильной колонны 1 с целью создания на основном поршне 13 требуемого перепада давления в процессе циркуляции промывочной жидкости. На наружной боковой поверхности основного поршня 13 размещены уплотнительные манжеты.The
Толкатель 14 также имеет центральный осевой канал 15 с внутренним кольцевым выступом 16, расположенным со стороны, обращенной к основному поршню 13. В толкателе 14, на уровне внутреннего кольцевого выступа 16, выполнены радиальные каналы 17, равномерно размещенные по окружности и гидравлически связанные с центральным осевым каналом 15.The
В центральных осевых каналах 4 и 15, а также во внутренней кольцевой расточке 10 осевого канала торцевого фрезера 9 установлена цилиндрическая возвратная пружина 18, концы которой взаимодействуют с внутренней поверхностью торцевого фрезера 9 и с кольцевым внутренним выступом 16. Снаружи возвратной пружины 18, во внутренней кольцевой расточке 10, размещена регулировочная шайба 19. Она имеет возможность взаимодействия с меньшим из оснований толкателя 14, что ограничивает величину осевого перемещения последнего, а, следовательно, и величину радиального выдвижения кулачков 7 из продольных окон 6.In the central
В толкателе 14, для возможности размещения кулачков 7, выполнены шлицевые пазы 20 в форме «ласточкиного хвоста», равномерно размещенные на его наружной конусной поверхности, а на кулачках 7 - выступы, ответные указанным шлицевым пазам 20. При этом ось каждого радиального канала 17 располагается в плоскости осевой симметрии соответствующего шлицевого паза 20 в толкателе 14.In the
Размещенные в шлицевых пазах 20 кулачки 7, в процессе осевого перемещения толкателя 14, имеют возможность перекрытия радиальных каналов 17. При перекрытии последних на стояке отмечается повышение устьевого давления, что является сигналом о радиальном выдвижении кулачков 7 из продольных окон 6 на расчетную величину.The
Угол наклона поверхности шлицевых пазов 20 в толкателе 14, с целью исключения вероятности самозаклинивания кулачков 7, выбран равным или меньшим угла трения скольжения (зависящего, в свою очередь, от коэффициента трения скольжения между материалами, из которых изготовлены кулачки 7 и толкатель 14).The angle of inclination of the surface of the
Центрирующий механизм включает патрубок 21, выполненный с радиальными отверстиями 22. Один конец патрубка 21 жестко связан с корпусом 3, а другой - с переводником 23, который, в свою очередь, присоединен к нижнему концу бурильной колонны 1. Радиальные отверстия 22 размещены на конце патрубка 21, обращенного в сторону переводника 23.The centering mechanism includes a
Снаружи патрубка 21, в направлении от переводника 23 к корпусу 3, последовательно и соосно размещены гидроприводной узел, упорный подшипник 24, не менее двух раздвижных секций и упорный подшипник 24.Outside the
Гидроприводной узел включает стакан 25 с днищем 26, втулку 27 с буртиком 28 на одном конце, дополнительный поршень 29 и цилиндрическую нажимную пружину 30. Стакан 25 соосно присоединен к переводнику 23, а в его днище 26 выполнен осевой канал для размещения втулки 27.The hydraulic drive unit includes a
Дополнительный поршень 29, нажимная пружина 30 и втулка 27 соосно размещены внутри стакана 25. Нажимная пружина 30 установлена в кольцевом пространстве между стаканом 25 и втулкой 27, а концы нажимной пружины 30 взаимодействуют с кольцевым поршнем 29 и днищем 26.An
На конце втулки 27, противоположном месту размещения буртика 28, закреплен дополнительный поршень 29, который вместе со втулкой 27 имеют возможность осевого возвратно-поступательного перемещения относительно стакана 25. На наружной боковой поверхности дополнительного поршня 29 установлены уплотнительные манжеты. Втулка 27 и дополнительный поршень 29 размещены снаружи патрубка 21 с возможностью осевого возвратно-поступательного перемещения относительно него.At the end of the
Надпоршневая полость гидроприводного узла, образованная внутренней боковой поверхностью стакана 25, наружной боковой поверхностью патрубка 21, а также торцевыми поверхностями переводника 23 и дополнительного поршня 29, посредством радиальных отверстий 22 гидравлически связана с внутренней полостью патрубка 21 и, соответственно, с внутренней полостью бурильной колонны 1.The above-piston cavity of the hydraulic drive unit, formed by the inner side surface of the
Раздвижные секции установлены снаружи патрубка 21 с возможностью осевого возвратно-поступательного перемещения и осевого вращения (что обеспечивается размещением упорных подшипников 24) относительно него.The sliding sections are installed outside the
В состав каждой раздвижной секции входят две катушки 31, каждая из которых шарнирно связана посредством серег 32 с тремя лыжами 33, равномерно размещенными по окружности снаружи патрубка 21.Each sliding section includes two
На одном фланце катушки 31 выполнены наружные проушины для шарнирного присоединения серег 32, а на другом фланце - равномерно размещенные по окружности осевые отверстия для установки в них крепежных элементов (болтов или шпилек). Каждая серьга 32 посредством шарниров присоединена соответственно к концу лыжи 33 и к наружной проушине на катушке 31. В поперечном сечении лыжи 33 имеют прямоугольную форму.On one flange of the
Взаимодействующие катушки 31, принадлежащие смежным раздвижным секциям, соединяются между собой при помощи крепежных элементов. Количество осевых отверстий, выполненных в катушках 31, должно обеспечивать в процессе монтажа устройства возможность взаимного осевого поворота смежных раздвижных секций. Предпочтительным вариантом является выполнение в каждой из катушек 31 двенадцати осевых отверстий, что обеспечивает возможность последовательного соединения с равномерным угловым поворотом (кратным углу 30°) двух и более раздвижных секций.Interacting coils 31 belonging to adjacent sliding sections are connected to each other using fasteners. The number of axial holes made in the
С обеих боковых сторон лыжи 33 размещены ролики 34, которые установлены на осях 35 с возможностью вращения. Ролики 34 установлены по длине лыжи 33 равномерно и симметрично. В рабочем положении устройства ролики 34 имеют возможность взаимодействия с внутренней поверхностью стенки обсадной колонны 2.On both sides of the
Боковая наружная поверхность ролика 34, имеет форму шарового слоя. Установка роликов 34 на лыжах 33, в процессе осевого перемещения последних по стенке обсадной колонны 2, позволяет значительно уменьшить величину трения, поскольку в данном случае трение скольжения заменено на трение качения.The lateral outer surface of the
В практических условиях требуемое количество раздвижных секций, которое необходимо разместить на патрубке 21, определяется, главным образом, в зависимости от степени и характера смятия стенки обсадной колонны 2, протяженности дефектного участка, величины зенитного угла ствола скважины в интервале дефектного участка и т.д. По указанной причине рекомендуется размещать в составе устройства не менее двух раздвижных секций, что позволит в значительной степени снизить вероятность западания лыж 33 внутрь окон, образовавшихся при вырезания вогнутых участков стенки смятой обсадной колонны 2.In practical conditions, the required number of sliding sections that must be placed on the
Работа устройства для вырезания внутри смятой обсадной колонны вогнутых участков стенки осуществляется следующим образом.The operation of the device for cutting out concave sections of the wall inside a crumpled casing is carried out as follows.
После выполнения комплекса мероприятий по уточнению глубины и характера смятия обсадной колонны 2, на поверхности выполняют сборку устройства. Требуемая толщина регулировочной шайбы 19 подбирается в зависимости от номинальной величины внутреннего проходного диаметра обсадной колонны 2 в дефектном интервале.After completing a set of measures to clarify the depth and nature of the collapse of the
В транспортном положении устройства подпружиненный основной поршень 13 взаимодействует с внутренним кольцевым выступом 5 в центральном осевом канале 4, при этом кулачки 7 не выступают наружу из продольных окон 6.In the transport position of the device, the spring-loaded
Устройство, посредством переводника 23 присоединенное к нижнему концу бурильной колонны 1, спускают в скважину. Находящаяся в скважине промывочная жидкость заполняет устройство и поступает внутрь бурильной колонны 1, а также через радиальные отверстия 22 - в надпоршневую полость гидроприводного узла.The device, connected to the lower end of the
После размещения устройства над смятым участком обсадной колонны 2, организуют прямую циркуляцию промывочной жидкости, фиксируя при этом величину устьевого давления на стояке.After placing the device over the crumpled section of the
Под давлением промывочной жидкости основной поршень 13 вместе с толкателем 14 перемещаются в осевом направлении относительно корпуса 3. При осевом перемещении основного поршня 13 и толкателя 14 возвратная пружина 18 постепенно сжимается, а кулачки 7, которые взаимодействуют со шлицевыми пазами 20 толкателя 14, принудительно выдвигаются наружу из продольных окон 6 в корпусе 3.Under the pressure of the flushing liquid, the
Величина осевого перемещения основного поршня 13 с толкателем 14 ограничивается при упоре нижнего торца толкателя 14 в регулировочную шайбу 19. Кулачки 7, в процессе своего радиального перемещения в направлении стенки обсадной колонны 2, перекрывают радиальные каналы 17 в толкателе 14, что отмечается на поверхности по увеличению устьевого давления на стояке.The amount of axial movement of the
При организации циркуляции промывочной жидкости избыточное давление передается в надпоршневую полость гидроприводного узла и воздействует на дополнительный поршень 29, заставляя его перемещаться в осевом направлении относительно патрубка 21. Вместе с дополнительным поршнем 29, преодолевая усилие нажимной пружины 30, перемещается и втулка 27.When organizing the circulation of the flushing liquid, excess pressure is transmitted to the above-piston cavity of the hydraulic drive unit and acts on the
Осевое перемещение втулки 27 через буртик 28 передается раздвижным секциям, которые начинают сжиматься в осевом направлении. В результате осевого сжатия раздвижных секций лыжи 33 перемещаются в радиальном направлении, при этом ролики 34 прижимаются к стенке обсадной колонны 2, чем достигается надежное центрирование устройства внутри обсадной колонны 2.The axial movement of the
Далее с помощью ротора организуют вращения бурильной колонны 1, после чего медленно и плавно начинают спускать устройство, контролируя массу бурильной колонны 1 по показаниям гидравлического индикатора веса (ГИВ).Next, using a rotor, they organize the rotation of the
Контакт торцевого фрезера 9 с вогнутым участком стенки обсадной колонны 2 определяется на поверхности по показаниям ГИВ, фиксирующего уменьшение массы бурильной колонны 1. В процессе работы устройства расчетная величина осевой нагрузки на торцевой фрезер 9 создается путем частичной разгрузки бурильной колонны 1.The contact of the
В процессе дальнейшего осевого перемещения торцевого фрезера 9 в контакт с вогнутыми участками стенки обсадной колонны 2 вступают режущие лезвия 8, закрепленные на кулачках 7. Они срезают вогнутые участки стенки обсадной колонны 2, обеспечивая тем самым восстановление ее номинального внутреннего диаметра.In the process of further axial movement of the
После полного прохождения устройством дефектного участка обсадной колонны 2 последовательно прекращают вращение бурильной колонны 1, а затем циркуляцию промывочной жидкости. При этом основной поршень 13 с толкателем 14, под воздействием сжатой возвратной пружины 18, переходят в исходное транспортное положение. При осевом перемещении толкателя 14 кулачки 7 принудительно втягиваются внутрь продольных окон 6 в корпусе 3.After the device has completely passed the defective section of the
Дополнительный поршень 29 и втулка 27, под воздействием сжатой нажимной пружины 30, также возвращаются в исходное положение, в результате чего раздвижные секции переходят из рабочего положения в транспортное.The
После окончательного перехода устройства из рабочего положения в транспортное приступают к подъему бурильной колонны 1 на поверхность.After the final transition of the device from the working position to the transport position, they begin to lift the
Источники информации:Information sources:
1. Патент РФ №111882 U1, Е21В 29/00, опубл. 27.12.2011.1. RF Patent No. 111882 U1,
2. Патент РФ №2042792 C1, Е21В 37/02, опубл. 27.08.1995.2. RF Patent No. 2042792 C1, E21B 37/02, publ. 08/27/1995.
3. Патент РФ №2099507 C1, Е21В 37/02, опубл. 20.12.1997.3. RF Patent No. 2099507 C1, E21B 37/02, publ. 12/20/1997.
Claims (1)
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2810117C1 true RU2810117C1 (en) | 2023-12-21 |
Family
ID=
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1150343A1 (en) * | 1982-08-04 | 1985-04-15 | Inst Burovoi Tekhnik | Apparatus for cutting-out a section of pipe string in hole |
SU1481375A1 (en) * | 1986-06-19 | 1989-05-23 | Всесоюзный Научно-Исследовательский Институт Буровой Техники | Device for cutting-out a portion of pipe string in a well |
RU2099507C1 (en) * | 1995-12-14 | 1997-12-20 | Габдуллин Рафагат Габделвалеевич | Device for cleaning of casing internal surface |
RU56931U1 (en) * | 2006-05-05 | 2006-09-27 | Закрытое акционерное общество "Октопус" | DEVICE FOR CUTTING A PART OF A PIPE COLUMN IN A WELL |
RU2516403C1 (en) * | 2012-12-12 | 2014-05-20 | Сергей Аршавирович Акопов | Borehole pipeline threading tool |
CN207245658U (en) * | 2017-09-11 | 2018-04-17 | 合力(天津)石油钻采技术服务有限公司 | A kind of new tubing string waterpower cutter |
RU2760545C1 (en) * | 2021-04-28 | 2021-11-29 | Наиль Мулахметович Абдуллин | Device for cutting out part of casing string |
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1150343A1 (en) * | 1982-08-04 | 1985-04-15 | Inst Burovoi Tekhnik | Apparatus for cutting-out a section of pipe string in hole |
SU1481375A1 (en) * | 1986-06-19 | 1989-05-23 | Всесоюзный Научно-Исследовательский Институт Буровой Техники | Device for cutting-out a portion of pipe string in a well |
RU2099507C1 (en) * | 1995-12-14 | 1997-12-20 | Габдуллин Рафагат Габделвалеевич | Device for cleaning of casing internal surface |
RU56931U1 (en) * | 2006-05-05 | 2006-09-27 | Закрытое акционерное общество "Октопус" | DEVICE FOR CUTTING A PART OF A PIPE COLUMN IN A WELL |
RU2516403C1 (en) * | 2012-12-12 | 2014-05-20 | Сергей Аршавирович Акопов | Borehole pipeline threading tool |
CN207245658U (en) * | 2017-09-11 | 2018-04-17 | 合力(天津)石油钻采技术服务有限公司 | A kind of new tubing string waterpower cutter |
RU2760545C1 (en) * | 2021-04-28 | 2021-11-29 | Наиль Мулахметович Абдуллин | Device for cutting out part of casing string |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP0843773B1 (en) | Friction-reducing drill pipe component | |
US5758723A (en) | Fluid pressure deactivated thru-tubing centralizer | |
US20070095573A1 (en) | Pressure controlled downhole operations | |
US10648266B2 (en) | Downhole milling cutting structures | |
US20100218999A1 (en) | Drill bit for earth boring | |
US10907418B2 (en) | Force self-balanced drill bit | |
US20090272524A1 (en) | Method and apparatus for cleaning internal surfaces of downhole casing strings and other tubular goods | |
US20020139538A1 (en) | Method for enabling movement of a centralized pipe through a reduced diameter restriction and apparatus therefor | |
DK181465B1 (en) | A drill pipe string conveyed bridge plug running tool (100) and a method for forming and verifying a cement plug | |
US11220868B2 (en) | Split threads for fixing accessories to a body | |
RU2810117C1 (en) | Device for cutting concave sections of wall in string casing | |
AU2010273705B2 (en) | Downhole casing cutting tool | |
US7950450B2 (en) | Apparatus and methods of cleaning and refinishing tubulars | |
US20230228350A1 (en) | High performance shoulder ring for pipe and other tubular goods in the oil and gas industry | |
US9574407B2 (en) | Drilling systems and multi-faced drill bit assemblies | |
RU2795754C1 (en) | Cutting tool layout for casing section milling in horizontal wells using bottom to top method | |
US20220213743A1 (en) | Indexing mechanisms | |
US20240167342A1 (en) | Drill Bit Cutter With Shaped Portion Matched To Kerf | |
AU2016210771B2 (en) | Downhole casing cutting tool | |
CA3233348A1 (en) | A drill pipe string conveyed bridge plug running tool and a method for forming and verifying a cement plug | |
AU2015200403B2 (en) | Downhole casing cutting tool | |
RU2412331C1 (en) | Test bench for operational demonstration of deflector and mill-reamer |