устройство для увеличения диаметра ствола в необсаженных и внутреннего диаметра труб в обсаженных скважинах

Формула изобретения

1. Устройство для увеличения диаметра ствола в необсаженных и внутреннего диаметра труб в обсаженных скважинах, содержащее корпус с наклонными пазами и размещенным в нем подпружиненным штоком, лапы с зубками, закрепленные в наклонных пазах корпуса и взаимодействующие посредством толкателей со штоком, отличающееся тем, что корпус выполнен в виде двух последовательно соединенных секций, зафиксированных от вращения относительно друг друга, толкатели уплотнены относительно корпуса, их свободные концы соединены со штоком с возможностью радиальных перемещений относительно его, а наклонные пазы с лапами в каждой секции корпуса расположены так, что при их совмещении лапы образуют сплошную цилиндрическую поверхность, перекрывающую периметр обсадной трубы или ствола скважины при строгании их зубками лап без пропусков.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что соединение секций корпуса между собой выполнено в виде втулки с разнонаправленными резьбами, а фиксирование секций от вращения относительно друг друга - в виде выступов и прорезей, выполненных на торцах соединяемых концов секций корпуса и стягиваемых втулкой во взаимное зацепление.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к устройствам для увеличения диаметра ствола в необсаженных и внутреннего диаметра труб в обсаженных скважинах при изоляции в них зон осложнения бурения и ремонте трубными перекрывателями.

Известно устройство, используемое при ремонте обсадных труб в скважине, содержащее корпус и установленные в нем с возможностью радиального перемещения поршни, имеющие режущие элементы, суммарно перекрывающие периметр обсадной трубы (патент РФ №2042792, кл. МПК Е 21 В 37/02, 1995 г.). Это устройство предназначено для очистки внутренней поверхности обсадных труб от асфальтосмолистых отложений парафина, ржавчины и цементной корки и не может использоваться для увеличения внутреннего диаметра обсадных труб с целью изоляции в них нарушений герметичности трубными перекрывателями, устанавливаемыми в диаметрально углубленную и откалиброванную внутреннюю поверхность обсадных труб, поскольку поршни с режущими элементами, реагируя на изменения величины действующего на них перепада давления, постоянно демпфируют и не могут обеспечить расширение и получение ровной поверхности в трубах.

Наиболее близким к заявляемому по технической сущности и количеству совпадающих существенных признаков является устройство для расширения скважин, включающее корпус с наклонными пазами и размещенным в нем подпружиненным штоком, лапы с зубками, закрепленные в наклонных пазах корпуса и взаимодействующие посредством толкателей со штоком (патент РФ №2172385, кл. МПК Е 21 В 7/28, 2001 г.).

Недостатком этого устройства является то, что его нельзя применять в наклонных и горизонтальных скважинах, поскольку существует большой риск поломки бурильных труб, на которых спускают устройство в скважину. При этом инструмент изнашивается быстро, а скорость расширения слишком мала. Вследствие этого применение известного устройства в интервалах более 300 м экономически нецелесообразно. Кроме того, завоз бурильных труб для осуществления единичного ремонта обсадной колонны нецелесообразен, так как это связано с лишними материальными затратами.

Технической задачей изобретения является расширение технологических возможностей и повышение эффективности работы устройства.

Это достигается тем, что в описываемом устройстве для увеличения ствола в необсаженных и внутреннего диаметра труб в обсаженных скважинах, содержащем корпус с наклонными пазами и размещенным в нем подпружиненным штоком, лапы с зубками, закрепленные в наклонных пазах корпуса и взаимодействующие посредством толкателей со штоком, согласно изобретению корпус выполнен в виде двух последовательно соединенных секций, зафиксированных от вращения относительно друг друга, толкатели уплотнены относительно корпуса, их свободные концы соединены со штоком с возможностью радиальных перемещений относительно него, а наклонные пазы с лапами в каждой секции корпуса расположены так, что при их совмещении лапы образуют сплошную цилиндрическую поверхность, перекрывающую периметр обсадной трубы или ствола скважины при строгании их зубками лап без пропусков.

Это позволяет использовать устройство как в вертикальных, так и в наклонных, и горизонтальных скважинах без быстрого истирания бурильных труб, а также предотвратить преждевременный износ инструмента и ускорить за счет этого процесс расширения ствола скважины или внутреннего диаметра обсадных труб.

Другим отличием заявляемого устройства является то, что соединение секций корпуса между собой выполнено в виде втулки с разнонаправленными резьбами, а фиксирование секций корпуса от вращения относительно друг друга - в виде выступов и прорезей, выполненных на торцах соединяемых концов секций корпуса и стягиваемых втулкой во взаимное зацепление.

Это в совокупности обеспечивает жесткость соединения секций корпуса между собой, что повышает надежность и работоспособность устройства.

На фиг.1 показано устройство согласно изобретению в транспортном положении, продольный разрез; на фиг.2 - то же, при калибровании и увеличении внутреннего диаметра обсадных труб в скважине; на фиг.3 - сечение А-А на фиг.2; на фиг.4 - сечение Б-Б на фиг.2 (увеличено).

Устройство для увеличения диаметра ствола в необсаженных и внутреннего диаметра труб в обсаженных скважинах (фиг.1) содержит корпус 1 с центральным проходным каналом 2, состоящий из двух последовательно соединенных секций 3, каждая из которых имеет наклонные пазы 4 типа «ласточкин хвост», в которых закреплены лапы 5 с твердосплавными зубками 6, шарнирно соединенные с толкателями 7, уплотненными уплотнениями 8 относительно корпуса 1 и взаимодействующими своими свободными концами 9 с нижними концами штоков 10, установленных в проходном канале 2 корпуса 1 и имеющих кольцевые выступы 11 с прорезями 12 (фиг.2, 4), в которых размещены свободные концы 9 толкателей 7 с возможностью радиальных перемещений относительно штоков 10. Причем наклонные пазы 4 с лапами 5 одной секций 3 смещены по периметру корпуса 1 относительно пазов и лап другой секции так, что при их совмещении лапы 5 обоих секций 3 образуют сплошную цилиндрическую поверхность, перекрывающую весь периметр обсадной трубы без пропусков. Штоки 10 подпружинены пружинами 13, одни концы которых опираются на наружные кольцевые выступы 14 штоков 10, а другие - на упоры 15, закрепленные в верхних концах секций 3 корпуса 1. На сопрягаемых торцах секций 3 корпуса 1 выполнены выступы 16 и прорези 17 (фиг.1, 3), входящие во взаимное зацепление аналогично шлицевому соединению, а на наружных поверхностях соединяемых концов секций 3 выполнены левая 18 и правая замковая 19 резьбы, на которые навинчена втулка 20 с ответными резьбами 18 и 19. Секции 3 корпуса 1 имеют переходники 21 и 22 для соединения соответственно с колонной приводных труб (НКТ или бурильных) и долотом (не показаны).

Устройство работает следующим образом (на примере расширения обсадных труб).

С помощью переходника 21 устройство с верхним и нижним центраторами (не показаны) присоединяют к колонне приводных труб и спускают в необходимый интервал скважины (фиг.2). Затем в приводные трубы закачивают жидкость, которая, проходя через сопло долота, создает перепад давления, воздействующий на толкатели 7, перемещая их и связанные с ними лапы 5 по наклонным пазам 4 в рабочее положение до упора лап 5 в стенки обсадной трубы 23. Далее, поддерживая необходимый перепад давления в колонне приводных труб, придают ей возвратно-поступательное движение. При этом прижатые к стенкам обсадных труб лапы 5 своими зубками 6 строгают и увеличивают внутренний диаметр обсадных труб 23 до заданной величины, которую регулируют величиной вывода лап 5 в рабочее положение до упора их в торец 24 переходника 21. Благодаря жесткому прижатию лап 5 к стенкам обсадных труб 23 за счет реактивных сил сопротивления их и сил, создаваемых перепадом давления и весом приводной колонны при перемещении устройства вниз, исключается демпфирование лап 5 вследствие колебания, перепада давления в проходном канале 2 устройства. Это обеспечивает увеличение внутреннего диаметра обсадных труб путем строгания и получение гладкой поверхности в них, что необходимо для надежной изоляции повреждений обсадных колонн с помощью расширяемых в поперечном сечении трубных перекрывателей.

Использование изобретения позволяет более эффективно расширять диаметры как в необсаженных, так и в обсаженных скважинах, как в вертикальных, так и в горизонтальных, и наклонно-направленных стволах. При этом в качестве приводных можно использовать как бурильные, так и насосно-компрессорные трубы.