Устройство для вырезания окна в обсадной колонне
Устройство используют для вырезания боковых окон в обсадной колонне при бурении скважин, при аварийно-восстановительных работах, а также при выполнении работ в открытых стволах. Устройство включает клин-отклонитель (1) с направляющей поверхностью (2) и с надставкой (3), расположенной в верхней его части. Внутренняя поверхность надставки (3) сопряжена с наружной поверхностью клин-отклонителя (1). Надставка (3) выполнена с наклонным выступом (4) в верхней своей части и снабжена прорезью (5). Устройство включает фрезерный инструмент (6), состоящий из фрезера (7), расположенного в верхней части клин-отклонителя (1), и фрезер-райбера (11), размещенного выше фрезера (7). Поверхность конической шейки (12) фрезер-райбера (11) ответна поверхности наклонного выступа (4) надставки (3). Устройство включает втулку (8) со шпонкой (9), выполненную с пазом (10) и размещенную между фрезером (7) и фрезер-райбером (11). Шпонка (9) имеет возможности размещения в прорези (5) надставки (3) при транспортном положении устройства, выдвижения из паза (10) в процессе фрезерования окна фрезером (7) и совмещения с продольным пазом (13) для последующего жесткого управления траекторией движения фрезерного инструмента (6) в процессе фрезерования окна. Продольный паз (13) выполнен под шпонку (9) и размещен вдоль клин-отклонителя (1) и, соответственно, вдоль надставки (3). Техническое решение устройства позволяет улучшить процесс фрезерования, обеспечить сохранение заданного направления и исключить отклонение создаваемого ствола, 1 з.п.ф., 3 ил.
Полезная модель относится к нефтегазовой промышленности и используется для вырезания боковых окон в обсадной колонне при бурении скважин, при аварийно-восстановительных работах, а также при выполнении работ в открытых стволах, например, в интервалах залегания твердых и крепких пород.
Известно устройство для прорезания окна в обсадной колонне с установленным отклоняющим клином, содержащее фрезер-райбер, фрезер-долото и направляющую в виде трубы, SU №870672 A1, Е21В 29/06, 1981.10.07.
Известно однопроходное устройство с уипстоком для образования окна в обсадной трубе скважины, содержащее уипсток с наклонной поверхностью на верхнем его конце, и фрезерующий инструмент, RU №2173761 С2, Е21В 29/06, 2001.09.20.
Известна компоновка для прорезки и формирования полноразмерного бокового окна в обсадной колонне скважины за один рейс бурильного инструмента, включающая зарезной, проходной и калибрующий фрезер-райберы, жестко закрепленные на едином полом валу, и клин-отклонитель, RU №2312199 C1, Е21В 29/06, 2007.12.10.
В известных устройствах вероятность отклонения создаваемого ствола от заданного направления, как по углу наклона, так и по азимуту - велика.
Известна система для вырезания окна в обсадной колонне, включающая клин-отклонитель с направляющей поверхностью, фрезерный инструмент, состоящий из оконного фрезера, расположенного в верхней части клин-отклонителя, фрезер-райбера, размещенного выше оконного фрезера, RU №2278239 C1, Е21В 29/06, 2006.06.20.
Данное техническое решение принято в качестве «ближайшего аналога» настоящей полезной модели.
Однако оно обладает недостатком.
В системе «ближайшего аналога» траектория движения фрезерующего инструмента в процессе фрезерования не управляется, что увеличивает вероятность отклонения создаваемого ствола от заданного направления.
В основу настоящей полезной модели положено решение задачи, позволяющей улучшить процесс фрезерования, обеспечить сохранение заданного направления и исключить отклонение создаваемого ствола, как по углу наклона, так и по азимуту.
Согласно полезной модели эта задача решается за счет того, что устройство для вырезания окна в обсадной колонне включает клин-отклонитель с направляющей поверхностью, фрезерный инструмент, состоящий из фрезера, расположенного в верхней части клин-отклонителя, фрезер-райбера, размещенного выше фрезера.
Устройство содержит втулку со шпонкой, выполненную с пазом и размещенную между фрезером и фрезер-райбером, и надставку,
расположенную в верхней части клин-отклонителя, внутренняя поверхность которой сопряжена с наружной поверхностью клин-отклонителя, выполненную с наклонным выступом в верхней своей части и снабженную прорезью под шпонку с возможностями размещения в ней при транспортном положении устройства, выдвижения из паза в процессе фрезерования окна фрезером и совмещения с продольным пазом для последующего жесткого управления траекторией движения фрезерного инструмента в процессе фрезерования окна, при этом продольный паз выполнен под шпонку и размещен вдоль клин-отклонителя и, соответственно, вдоль надставки.
Кроме того, наклонный выступ выполнен с поверхностью ответной поверхности конической шейки фрезер-райбера.
Заявителем не выявлены источники, содержащие информацию о технических решениях, идентичных настоящей полезной модели, что позволяет сделать вывод о ее соответствии критерию «новизна».
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где изображены:
На фиг.1 - устройство для вырезания окна в обсадной колонне, схематично.
На фиг.2 - поперечный разрез устройства в транспортном положении при размещении шпонки в прорези надставки.
На фиг.3 - поперечный разрез устройства в процессе фрезерования после выхода шпонки из прорези надставки и совмещения с продольным пазом.
Устройство содержит:
Клин-отклонитель - 1,
направляющую поверхность (клин-отклонителя 1) - 2.
Надставку - 3,
наклонный выступ (надставки 3 в верхней части) - 4,
прорезь (в надставке 3)-5.
Фрезерный инструмент - 6.
Фрезер (инструмента 6) - 7.
Втулку - 8,
шпонку (во втулке 8) - 9.
паз (под шпонку 9) - 10.
Фрезер-райбер -11,
Коническую шейку (фрезер-райбера 11) - 12.
Продольный паз (под шпонку 9) - 13.
Устройство для вырезания окна в обсадной колонне включает клин-отклонитель 1 с направляющей поверхностью 2, надставку 3, фрезерный инструмент 6 и втулку 8.
Фрезерный инструмент 6 состоит из фрезера 7, расположенного в верхней части клин-отклонителя 1, и фрезер-райбера 11, размещенного выше фрезера 7.
Возможна при необходимости установка, по крайней мере, еще одного фрезер-райбера, соединенного с фрезер-райбером 11 посредством гибкого элемента.
Втулка 8 размещена между фрезером 7 и фрезер-райбером 11. Втулка 8 выполнена с пазом 10 под шпонку 9.
Надставка 3 расположена в верхней части клин-отклонителя 1. Внутренняя поверхность надставки 3 сопряжена с наружной поверхностью клин-отклонителя 1. Надставка 3 в верхней части выполнена с наклонным выступом 4. Наклонный выступ 4 выполнен с поверхностью ответной поверхности конической шейки фрезер-райбера 11. Надставка 3 снабжена прорезью 5. Надставка 3 выполнена из легко фрезеруемого материала.
Шпонка 9 взаимодействует с прорезью 5. Шпонка 9 имеет возможность размещения в прорези 5 при транспортном положении устройства. Шпонка 9 имеет возможность выдвижения из прорези 5 в процессе фрезерования окна фрезером 7. Шпонка 9 имеет возможность совмещения с продольным пазом 13 и удерживания в нем фрезерного инструмента в процессе фрезерования окна.
Продольный паз 13 выполнен под шпонку 9 и размещен вдоль клин-отклонителя 1 и, соответственно, вдоль надставки 3.
Устройство работает следующим образом.
Устройство спускают в скважину в транспортном положении, при этом шпонка 9 расположена в прорези 5 надставки 3.
Срезают транспортные болты (не показано) и устройство приводят в рабочее положение. Включают промывку и ротор, после чего фрезерный инструмент 6 плавно опускается вниз. Осевая нагрузка на фрезерный инструмент 6 регламентируется.
Коническая шейка 12 фрезер-райбера 11 совмещается с наклонным выступом 4 надставки 3, при этом возникает усилие, смещающее фрезерный инструмент 6 от центра скважины и прижимающее ее к стенке обсадной трубы.
Начинается процесс фрезерования окна и одновременное выдвижение шпонки 9 из прорези 5 надставки 3.
При дальнейшем продолжении работы фрезерного инструмента 6 шпонка 9 совмещается с продольным пазом 13, входит в него и удерживает фрезерный инструмент 6 от любых перемещений, кроме осевых.
Фрезер-райбер 11 срезает наклонный выступ 4 на надставке 3 и продолжает фрезерование при фиксировании направления наклонной поверхности 2 клин-отклонителя 1.
При достижении крайнего нижнего положения шпонка 9 упирается в уступ, образовавшийся в обсадной колонне (не показано) при прохождении
фрезера 7, и останавливается, а фрезерный инструмент 6 вместе с втулкой 8 продолжает дальнейшее движение и формирование окна и направляющего участка ствола скважины. По мере продвижения фрезер-райбера 11 шпонка 9 и уступ на обсадной колонне (не показано) срезаются, окно калибруется.
Наличие втулки 8 с пазом 10 для шпонки 9, надставки 3 с наклонным выступом 4 и прорезью 5 под шпонку 9, продольного паза 13 под шпонку 9 и взаимодействие их друг с другом обеспечивает движение фрезерного инструмента 6 по строго заданной траектории и предотвращает отклонение создаваемого окна и направляющего участка ствола от заданного направления даже в самых осложненных условиях.
Предложенное устройство может быть изготовлено промышленным способом, что подтверждают испытания опытной партии и это обусловливает, по мнению заявителя, его соответствие критерию "промышленная применимость".
1. Устройство для вырезания окна в обсадной колонне, включающее клин-отклонитель с направляющей поверхностью, фрезерный инструмент, состоящий из фрезера, расположенного в верхней части клин-отклонителя, фрезер-райбера, размещенного выше фрезера, отличающееся тем, что устройство содержит втулку со шпонкой, выполненную с пазом и размещенную между фрезером и фрезер-райбером, и надставку, расположенную в верхней части клин-отклонителя, внутренняя поверхность которой сопряжена с наружной поверхностью клин-отклонителя, выполненную с наклонным выступом в верхней своей части и снабженную прорезью под шпонку с возможностями размещения в ней при транспортном положении устройства выдвижения из паза в процессе фрезерования окна фрезером и совмещения с продольным пазом для последующего жесткого управления траекторией движения фрезерного инструмента в процессе фрезерования окна, при этом продольный паз выполнен под шпонку и размещен вдоль клин-отклонителя и, соответственно, вдоль надставки.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что наклонный выступ выполнен с поверхностью, ответной поверхности конической шейки фрезер-райбера.
