Калибратор ствола скважины раздвижной

Изобретение относится к буровой технике нефтегазодобывающей промышленности, в частности к устройствам для увеличения диаметра скважины в заданном интервале. Технический результат - повышение надежности и долговечности конструкции, обеспечивающей калиброванный ствол скважины строго необходимого диаметра по всей длине расширяемого интервала, не создающей дополнительной нагрузки на бурильные трубы и увеличение ресурса вооружения расширителя. Калибратор ствола скважины раздвижной содержит корпус с наклонными пазами и размещенным в нем подпружиненным штоком, жестко соединенный снизу со штоком поршень, который выполнен кольцевым и размещен в камере, образованной наружной стенкой штока и внутренней стенкой корпуса, закрепленные в наклонных пазах корпуса и соединенные посредством тяг с поршнем лапы с зубками на рабочей поверхности. Нижний переводник с внутренним сужающимся каналом соединен снизу с корпусом и ниже кольцевого сужения оснащен кольцевым расширением и ограничителем. Вовнутрь кольцевого сужения вставлена зафиксированная срезным элементом втулка с седлом под сбрасываемый шарик, герметично перекрывающая сообщение внутренней полости штока с камерой и выполненная с возможностью взаимодействия с ограничителем при перемещении вниз, причем высота втулки выполнена меньше высоты кольцевого расширения нижнего переводника до ограничителя. Рабочая поверхность лап выполнена в виде выступающих винтовых лопастей, на которых размещены рядами с перекрытием друг друга калибрующие зубки, установленные заподлицо с винтовой поверхностью соответствующих лопастей. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к буровой технике нефтегазодобывающей промышленности, в частности к устройствам для увеличения диаметра скважины в заданном интервале.

Известно устройство-калибратор лопастного типа (Абубакиров В.Ф. и др. Буровое оборудование: Справочник, 2 том. Буровой инструмент. - М.: ОАО издательство «Недра», 2003. - С.196). Калибратор лопастной состоит из корпуса цельнофрезерованного, сменных лопастей на нем, армированных твердосплавными элементами, переводников с муфтовой и ниппельной замковыми резьбами. Твердосплавные элементы установлены в отверстиях лопастей и запрессованы.

Недостатком данной конструкции является невозможность обеспечения калиброванного ствола необходимого диаметра и качества при расширении ствола скважины раздвижным расширителем, так как представляет собой жесткую нераздвижную конструкцию и, как следствие, не исключена возможность недораскрытия профильной трубы перекрывателя, устанавливаемого в расширяемый интервал, приводящая к созданию аварийной ситуации и перебуриванию ствола скважины.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является «Расширитель скважин» (патент РФ №57792, E21B 7/28, опубл. Бюл. №30 от 27.10.2006 г.), содержащий корпус с наклонными пазами и размещенным в нем штоком, взаимодействующий со штоком поршень, который выполнен кольцевым и размещен в камере, образованной наружной стенкой штока и внутренней стенкой корпуса, закрепленные в наклонных пазах корпуса и соединенные посредством тяг с поршнем лапы с зубками на рабочей поверхности, рабочая поверхность лап образована расширяющейся от центра устройства с переменной увеличивающейся кривизной кверху, относительно расположения в скважине, и рассеченной вдоль посередине выборкой изогнутой наружной поверхностью, причем зубки на рабочей поверхности расположены продольными рядами, а первый и первый после выборки в сторону вращения ряды зубков зафиксированы под наклоном относительно своих осей в сторону вращения, при этом верхние зубки выполнены в виде наклонных калибрующих пластин, расположенных вдоль рабочей поверхности, а зубки в рядах выполнены с возможностью взаимодействия со стенками скважины при вращении, не повторяя траекторию предыдущих.

Недостатками данного расширителя в качестве калибратора являются:

- калиброванный ствол не обеспечивает необходимого диаметра и качества, так как длина калибрующего участка недостаточна, а его форма не оптимальна и, как следствие, не исключена возможность недораскрытия профильной трубы перекрывателя, приводящая к созданию аварийной ситуации и перебуриванию ствола скважины;

- из-за отсутствия клапана при врезке расширителя происходит его заклинивание, так как создается дополнительный крутящий момент, что может привести к поломке бурильных труб;

- низкий ресурс вооружения (зубков) расширителя из-за вибраций и резонансных явлений, возникающих при работе расширителя в качестве калибратора.

Технической задачей предлагаемого устройства является создание надежной и долговечной конструкции, обеспечивающей калиброванный ствол скважины строго необходимого диаметра по всей длине расширяемого интервала, не создающей дополнительной нагрузки на бурильные трубы и многократно увеличивающей ресурс вооружения расширителя.

Техническая задача решается калибратором ствола скважины, содержащим корпус с наклонными пазами и размещенным в нем подпружиненным штоком, жестко соединенный снизу со штоком поршень, который выполнен кольцевым и размещен в камере, образованной наружной стенкой штока и внутренней стенкой корпуса, закрепленные в наклонных в пазах корпуса и соединенные посредством тяг с поршнем лапы с зубками на рабочей поверхности, и нижний переводник с внутренним сужающимся каналом, соединенный снизу с корпусом.

Новым является то, что нижний переводник ниже кольцевого сужения оснащен кольцевым расширением и ограничителем, а вовнутрь кольцевого сужения вставлена зафиксированная срезным элементом втулка с седлом под сбрасываемый шарик, герметично перекрывающая сообщение внутренней полости штока с камерой и выполненная с возможностью взаимодействия с ограничителем при перемещении вниз, причем высота втулки выполнена меньше высоты кольцевого расширения нижнего переводника до ограничителя.

Новым является также то, что рабочая поверхность лап выполнена в виде выступающих винтовых лопастей, на которых размещены рядами с перекрытием друг друга калибрующие зубки, установленные заподлицо с винтовой поверхностью соответствующих лопастей.

На чертеже изображена конструкция калибратора ствола скважины с частичным осевым разрезом.

Калибратор ствола скважины раздвижной содержит корпус 1 с наклонными пазами 2 и размещенным в корпусе 1 подпружиненным штоком 3, жестко соединенным снизу с поршнем 4, который выполнен кольцевым и размещен в камере 5, образованной наружной стенкой 6 штока 3 и внутренней стенкой 7 корпуса 1. В наклонных пазах 2 корпуса 1 закреплены и соединены посредством тяг 8 с поршнем 4 лапы 9 с зубками 10 на рабочей поверхности 11. Нижний переводник 12 с внутренним сужающимся каналом 13 соединен снизу с корпусом 1. Нижний переводник 12 ниже кольцевого сужения 13 оснащен кольцевым расширением 14 и ограничителем 15. Вовнутрь кольцевого сужения 13 вставлена зафиксированная срезным элементом 16 втулка 17 с седлом 18 под сбрасываемый шарик 19, герметично перекрывающая сообщение внутренней полости 20 штока 3 с камерой 5. Втулка 17 выполнена с возможностью взаимодействия с ограничителем 15 при перемещении вниз, причем высота втулки 17 выполнена меньше высоты кольцевого расширения 14 нижнего переводника 12 до ограничителя 15. Рабочая поверхность 11 лап выполнена в виде выступающих винтовых лопастей 21, на которых размещены рядами с перекрытием друг друга калибрующие зубки 10, установленные заподлицо с винтовой рабочей поверхностью 11 соответствующих лопастей 21.

Калибратор ствола скважины раздвижной работает следующим образом.

Калибратор при помощи верхней резьбы 22 соединяется с колонной бурильных труб, а при помощи нижней резьбы 23 переводника 12 соединяется с раздвижным расширителем (на чертеже не показаны). После чего конструкцию в сборе спускают в скважину (на чертеже не показана) в интервал расширения (на чертеже не показан). Затем компоновке придают вращательное и поступательное движение вниз, прокачивая по его внутренней полости жидкость. При этом калибратор ствола скважины находится в транспортном положении, а раздвижной расширитель, расположенный ниже, занимает рабочее положение и происходит врезание расширителя в стенки ствола скважины. После завершения процесса врезания и расширения интервала на длину калибратора во внутреннюю полость колонны труб бросают шарик 19, который садится в седло 18. При этом над шариком 19 создается перепад давления, а втулка 17 с шариком 19, разрушая срезной элемент 16, перемещается из кольцевого сужения 13 вниз в кольцевое расширение 14 до упора 15, сообщая внутреннюю полость бурильных труб с камерой 5. Благодаря тому, что высота втулки 17 меньше высоты кольцевого расширения 14 переток жидкости вниз не перекрывается. Далее, под воздействием перепада давления в камере 5 поршень 4 посредством тяг 8 выдвигает лапы 9 по наклонным пазам 2 корпуса 1 вверх, в рабочее положение. Благодаря тому, что рабочая поверхность 11 лапы 9 выполнена в виде винтовых лопастей 21 обеспечивается калиброванный ствол необходимого диаметра и качества, и сохраняется вооружение расширителя, расположенного ниже калибратора. А благодаря наличию зубков 10, размещенных рядами с перекрытием друг друга, обеспечивается длительная износостойкость лап без потери диаметра. Благодаря наличию клапана при врезке расширителя не происходит его заклинивание из-за дополнительного крутящего момента, что исключает поломку бурильных труб. Все вышесказанное позволяет значительно увеличить качество расширяемой поверхности и увеличить ресурс работы расширителя скважин.

По завершении работы продольную подачу, вращение скважинного оборудования и подачу жидкости через него прекращают. В результате под действием своей пружины 24 шток 3 с поршнем 4, тягами 8 и лапами 9 перемещаются вниз. В результате калибратор возвращается в исходное (транспортное) положение и извлекается из скважины.

Предлагаемая конструкция калибратора обеспечивает калиброванный ствол скважины строго необходимого диаметра по всей длине расширяемого интервала, не создает дополнительной нагрузки на бурильные трубы и многократно увеличивает ресурс вооружения расширителя.

1. Калибратор ствола скважины раздвижной, содержащий корпус с наклонными пазами и размещенным в нем подпружиненным штоком, жестко соединенный снизу со штоком поршень, который выполнен кольцевым и размещен в камере, образованной наружной стенкой штока и внутренней стенкой корпуса, закрепленные в наклонных пазах корпуса и соединенные посредством тяг с поршнем лапы с зубками на рабочей поверхности, и нижний переводник с внутренним сужающимся каналом, соединенный снизу с корпусом, отличающийся тем, что нижний переводник ниже кольцевого сужения оснащен кольцевым расширением и ограничителем, а вовнутрь кольцевого сужения вставлена зафиксированная срезным элементом втулка с седлом под сбрасываемый шарик, герметично перекрывающая сообщение внутренней полости штока с камерой и выполненная с возможностью взаимодействия с ограничителем при перемещении вниз, причем высота втулки выполнена меньше высоты кольцевого расширения нижнего переводника до ограничителя.

2. Калибратор ствола скважины раздвижной по п.1, отличающийся тем, что рабочая поверхность лап выполнена в виде выступающих винтовых лопастей, на которых размещены рядами с перекрытием друг друга калибрующие зубки, установленные заподлицо с винтовой поверхностью соответствующих лопастей.