устройство для очистки внутренней поверхности обсадной трубы

Формула изобретения

1. Устройство для очистки внутренней поверхности обсадной трубы, включающее корпус с соединительными резьбами, центральным каналом и выдвижными режущими элементами, отличающееся тем, что корпус снабжен на наружной поверхности верхним и нижним упорами, между которыми симметрично относительно оси корпуса установлены цилиндрические оси, а режущие элементы выполнены в виде грузов с резцами, расположенными на наружной поверхности, и отверстиями под соответствующие им цилиндрические оси, на которые грузы установлены подпружиненными вовнутрь с возможностью вращения, ограниченного регулируемым упором, под действием центробежной силы, при этом верхний и нижний упоры снабжены сквозными промывочными отверстиями.

2. Устройство для очистки внутренней поверхности обсадной трубы по п.1, отличающееся тем, что как минимум один из упоров выполнен съемным, а количество режущих элементов не менее двух, при этом количество сквозных промывочных отверстий на каждом из упоров также не менее двух.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, а именно к средствам и оборудованию для очистки колонн скважин от цементной корки и асфальтено-парафиновых отложений.

Известно «Устройство для очистки скважины от парафино-асфальтеновых отложений» (авторское свидетельство № 1652516, МПК 8 Е21В 37/02 от 11.03.1988), включающее корпус с окнами, в которых размещены очистные элементы, взаимодействующий с ними толкатель, выполненный в форме клина, и фиксатор положения очистных элементов.

Недостатком данного устройства является то, что очистные элементы всегда находятся в раздвинутом положении, что осложняет спуск устройства в скважину.

Также известно «Устройство для очистки стенок скважины» (авторское свидетельство SU № 1186788, МПК 8 Е21В 37/02, 1985), включающее корпус с проходным внутренним каналом, концентричной ему и гидравлически связанной с указанным каналом кольцевой полостью, причем корпус снабжен радиальными отверстиями и размещенной в кольцевой полости эластичной оболочкой с режущими элементами, входящими в указанные отверстия. При приложении давления и вращающего момента режущие элементы выдвигаются и обрабатывают стенки скважины.

Недостатком данного устройства является низкая производительность устройства вследствие того, что поршни, на которых размещены режущие элементы, небольшого размера, и поэтому они не могут развить больших усилий прижатия режущих элементов к обсадной трубе, в результате чего твердые отложения нужно проходить несколько раз, что снижает производительность устройства в целом.

Наиболее близким по технической сущности является «Устройство для очистки внутренней поверхности обсадной трубы» (патент RU № 2099507, МПК 8 Е21В 37/02 от 20.12.1997), включающее корпус с центральным каналом и выдвижными режущими элементами, связанными с установленным в корпусе с возможностью осевого перемещения подпружиненным поршнем, отличающееся тем, что оно снабжено клином, выполненным с возможностью взаимодействия с поршнем, причем рабочая поверхность клина снабжена пазами, ответными выступами режущих элементов, а угол при его вершине превышает угол трения между материалами рабочих поверхностей клина и режущих элементов, при этом рабочая поверхность режущих элементов выполнена в виде многозаходной цилиндрической резьбы.

Недостатками данного устройства являются:

- во-первых, фиксированный вылет резцов увеличивает вероятность повреждения внутренней поверхности обсадной трубы в процессе ее очистки или недостаточно качественную очистку внутренних стенок;

- во-вторых, недостаточный расход жидкости в процессе очистки внутренней поверхности обсадной трубы через режущие резцы, что приводит к их быстрому износу;

- в-третьих, большой вес устройства приводит к преждевременному выходу из строя подшипников вала винтового забойного двигателя, размещенного выше устройства.

Задачей изобретения является возможность регулируемого вылета резцов в зависимости от внутреннего диаметра очищаемой обсадной трубы, а также создание оптимального расхода жидкости через режущие резцы в процессе работы устройства и снижение веса устройства.

Наиболее близким по технической сущности является устройство для очистки внутренней поверхности обсадной трубы, включающее корпус с соединительными резьбами, центральным каналом и выдвижными режущими элементами.

Новым является то, что корпус снабжен на наружной поверхности верхним и нижним упорами, между которыми симметрично относительно оси корпуса установлены цилиндрические оси, а режущие элементы выполнены в виде грузов с резцами, расположенными на наружной поверхности, и отверстиями под соответствующие им цилиндрические оси, на которые грузы установлены подпружиненными вовнутрь с возможностью вращения, ограниченного регулируемым упором, под действием центробежной силы, при этом верхний и нижний упоры снабжены сквозными промывочными отверстиями.

Новым также является то, что как минимум один из упоров выполнен съемным, а количество режущих элементов не менее двух, при этом количество сквозных промывочных отверстий на каждом из упоров также не менее двух.

Исследование патентной и научно-технической литературы показало, что подобная совокупность существенных признаков является новой и ранее не использовалась, это, в свою очередь, позволяет сделать заключение о соответствии технического решения критерию "новизна".

На фигуре 1 изображено продольное сечение по оси предлагаемого устройства.

На фигуре 2 изображен вид А предлагаемого устройства.

На фигуре 3 изображена компоновка оборудования в процессе разбуривания цементного моста в обсадной колонне, в состав которой включено предлагаемое устройство.

Устройство для очистки внутренней поверхности обсадной трубы включает корпус 1 (см. фиг.1 и 2) с соединительными резьбами 2 и 3 соответственно сверху и снизу, центральным каналом 4 и выдвижными режущими элементами 5 и 5'.

Корпус 1 снабжен на наружной поверхности верхним 6 и нижним 7 упорами, между которыми симметрично относительно оси корпуса 1 установлены цилиндрические оси 8 и 8', а режущие элементы 5 и 5' выполнены в виде грузов 9 и 9' с резцами 10 и 10', расположенными на наружной поверхности.

Расстояния В от торцов режущих элементов 5 и 5' и соответственно до торцов верхнего 6 и нижнего 7 упоров симметричны и подбираются опытным путем.

Также режущие элементы 5 оснащены отверстиями 11 и 11' под соответствующие им цилиндрические оси 8 и 8', на которые грузы 9 и 9' установлены подпружиненными посредством пружин 12 и 12' и стопоров 13 и 13' вовнутрь с возможностью вращения, ограниченного регулируемыми упорами 14 и 14', выполненными в виде пар винты 15 и 15' - гайки 16 и 16' под действием центробежной силы. Гайки 16 и 16' закреплены жестко к одному из упоров 6 или 7, например к верхнему упору 6. Винты 15 и 15' вворачиваются соответственно в гайки 16 и 16' из расчета максимального вылета резцов 10 и 10', что должно соответствовать внутреннему диаметру колонны очищаемых обсадных труб с учетом исключения повреждения последних.

Верхний 6 и нижний 7 упоры корпуса 1 снабжены сквозными промывочными отверстиями 17 и 17'.

Минимум один из упоров 6 или 7 выполнен съемным с целью возможности сборки (разборки) устройства.

Количество режущих элементов 5 и 5' не менее двух.

Количество сквозных промывочных отверстий 17 и 17' на каждом из упоров 6 и 7 не менее двух.

Работает устройство следующим образом.

Перед спуском в скважину на мостках устройство 18, предназначенное для очистки внутренней поверхности обсадной трубы 19 (см. фиг.1 и 3), устанавливают в компоновку между винтовым забойным двигателем (ВЗД) 20 и соединяют с соединительной резьбой 2 корпуса 1 (см. фиг.2) и долотом 21 (см. фиг.3) с помощью присоединительной резьбы 3 корпуса 1 (см. фиг.2), после чего вся компоновка в сборе спускается в скважину для разбуривания цементного моста 22 (см. фиг.3).

В процессе бурения долото 21 вращается с частотой в определенных пределах, например, от 100-200 об/мин, при этом режущие элементы 5 (см. фиг.1) находятся в исходном положении, т.к. пружины 12 и 12' преодолевают центробежные силы, действующие на резцы 10 и 10', т.е. в процессе разбуривания цементного моста 22 (см. фиг.1 и 3) они не работают и не создают нагрузку на вал ВЗД 20.

Для очистки внутренней поверхности обсадной трубы 19 от остатков цементной корки 23 (корки цементной, смолы и др.) прекращают осевую подачу на долото 21, ВЗД 20 начинает работать в холостом режиме с частотой 250-400 об/мин, при этих оборотах центробежная сила, действующая на резцы 10 и 10', в несколько раз увеличивается, преодолевает усилие пружин 12 и 12', режущие элементы 5 и 5' выдвигаются наружу, при этом резцы 10 и 10' прижимаются к внутренней поверхности трубы (см. фиг.3) и удаляют с внутренней поверхности обсадной трубы 19 цементную корку 23, при этом чем больше радиус выдвижения резцов 10 и 10' (см. фиг.1), тем больше центробежная сила, действующая на них.

Регулируемые упоры 14 и 14', выполненные в виде пары винты 15 и 15' - гайки 16 и 16', удерживают резцы 10 и 10' в определенном радиусе путем касания торцов гаек 16 и 16' с торцом грузов 9 и 9', что исключает чрезмерное давление на внутренние стенки обсадной трубы 19 и возможности повреждения тела обсадной трубы 19 при продолжительной очистке в одном интервале. Вращаясь, резцы 10 и 10' начинают очищать внутренние стенки обсадной трубы 19 (см. фиг.3), при этом долото 21 не работает, а вращается в режиме проработки, то есть ВЗД 20 не испытывает дополнительную нагрузку от работы долота 20.

Предлагаемое устройство позволяет настроить вылет резцов в зависимости от внутреннего диаметра очищаемой обсадной трубы и исключить возможное повреждение труб обсадной колонны, при этом наличие промывочных отверстий, выполненных в верхнем и нижнем упорах, позволяет создать оптимальный расход жидкости через режущие резцы в процессе работы и тем самым продлить срок службы резцов. Снижение веса устройства с возможностью вращения долота в режиме проработки ВЗД, когда вал ВЗД не испытывает дополнительную нагрузку от работы долота, позволяет снять с него значительную часть нагрузки и соответственно продлить время безотказной работы ВЗД.