СКВАЖИННЫЙ ТРУБОРЕЗ Российский патент 2005 года по МПК E21B29/00 

Изобретение относится к геологоразведочной технике и может быть использовано для обрезки бурильных и обсадных труб.

Известен туборез-труборезка внутренняя, содержащая полый корпус с пазами, резцы, вал, узел перемещения резцов в виде клина, опорную и центрирующие втулки, радиальные и упорные подшипники и т.д. (1).

Недостатком известного устройства является конструкция резцов, представляющая собой откидную удлиненную державку, что создает условие для ее вибрации, проигрыш в силе нажатия в режиме резания и, как следствие, ведет к поломке резцов.

Известен скважинный труборез, содержащий ведущий вал, режущий элемент в виде, фрезы, подпружиненный толкатель с шарнирным отклонителем, втулку с коническим участком, шарнирный ролик и т.д. (2).

Недостатком известного устройства является то, что шарнирный ролик не обеспечивает необходимого жесткого прижатия фрезы, так как имеющееся у него вращение вокруг оси не позволяет создать торможение от сдвига отклонителя в момент резания. Шарнирный отклонитель имеет большую длину плеча и работает на изгиб, фиксируется не жестко, и этим создается условие для поломки механизма.

В данном устройстве отсутствует механизм, останавливающий устройство на определенной, заданной глубине резания, причем случайное прикосновение отклонителя о стенку обрезаемой обсадной трубы не создает дополнительной фиксации устройства при сжатии фрезы. Все эти недостатки доказывают ненадежность работы трубореза и значительно уменьшают срок его службы и успех в работе.

Предлагаемая конструкция позволяет создать более надежное и эффективное режущее устройство для обрезки бурильных и обсадных труб.

Для обеспечения надежности работы скважинного трубореза, включающего ведущий вал, режущий элемент в виде фрезы, шарнирный отклонитель, втулку, несущую шарнирный отклонитель, подпружиненный в осевом направлении относительно втулки толкатель, согласно изобретению ведущий вал снабжен двумя коническими роликовыми подшипниками, один из которых расположен под втулкой, несущей шарнирный отклонитель, а второй расположен над подпружиненным толкателем, верхняя часть ведущего вала снабжена упором и подпружиненным относительно его гидроцилиндром с подпружиненным полым поршнем, режущий элемент в виде фрезы расположен на ведущем валу, при этом верхняя часть ведущего вала выполнена с отверстиями для поступления жидкости в полость над поршнем, а нижняя часть гидроцилиндра - с впускным отверстием.

Для обеспечения надежности скважинного трубореза предлагается фрезу выполнять дисковой одноугловой, а поверхность шарнирного отклонителя, контактирующую с внутренней поверхностью обрезаемой обсадной трубы, выполнять с зубчатой насадкой.

На чертеже показан скважинный труборез в разрезе.

Скважинный труборез состоит из ведущего вала 1, на котором установлена дисковая одноугловая фреза 2, толкатель 3, втулка 4 с шарнирным отклонителем 5. Толкатель 3 подпружинен в осевом направлении относительно втулки 4 пружиной 6. Втулка 4 имеет подшипник скольжения 7 относительно ведущего вала 1. На нижней части ведущего вала 1 расположена дисковая одноугловая фреза 2, втулка 8, ограничитель 9, плотно закрепленные при помощи гайки 10.

Между втулкой 4, шарнирным отклонителем 5 и верхним торцом ограничителя 9 на ведущем валу 1 установлен конический роликовый подшипник 11. На боковой поверхности буртика втулки 4 закреплен обратный фиксатор 12, взаимодействующий с пазами ограничителя 9.

В верхней части ведущего вала 1 смонтированы упор 13 с коническим роликовым подшипником 14; полый поршень 15 с уплотнениями на ведущем валу 1, верх ведущего вала 1 выполнен заодно с фланцем 17, соединенным болтами с головкой 18. Верхний резьбовой конец ведущего вала 1 через муфту 19 соединен с подвесной колонной из бурильных труб 20.

Внутри гидроцилиндра 16 полый поршень 15 на ведущем валу 1 подпружинен относительно его пружиной 21. Гидроцилиндр 16 подпружинен относительно упора 13 пружиной 22.

В верхней части ведущего вала 1 и в нижней части наружной стенки гидроцилиндра 16 выполнены впускные отверстия “В” и “Б” для обеспечения его работы.

Отверстия “А” предназначены для отметки об окончании прорезания стенки обрезаемой обсадной трубы.

Для поступления жидкости в полость между фланцем 17 и верхним торцом полого поршня 15 служат отверстия “Г”.

Устройство спускают в скважину на глубину обрезки обсадной тубы 23 и подают жидкость под давлением. При возрастании давления жидкости в полости гидроцилиндра 16 над полым поршнем 15 до 1,3 МПа полый поршень 15 под действием усилия сжимает пружину 21 и воздействует на толкатель 3, который, сжимая пружину 6, приводит в движение шарнирный отклонитель 5, контактирующий со стенкой обрезаемой обсадной трубы 23, прижимает дисковую одноугловую фрезу 2 к противоположной от шарнирного отклонителя стенке обрезаемой трубы. Усилие прижатия дисковой одноугловой фрезы будет зависеть от величины давления жидкости в гидроцилиндре 16 над полым поршнем 15; оно же определит толщину стружки при прорезании стенки обсадной трубы.

Полый поршень 15, упор 13 с коническим роликовым подшипником 14 и толкателем 3 имеют свободу ограниченного осевого перемещения относительно ведущего вала 1.

Подшипник скольжения 7 и конические роликовые подшипники 11 и 14 обеспечивают вращение толкателя 3, втулки 4 с шарнирным отклонителем 5 и обратным фиксатором 12 вокруг ведущего вала 1 независимо от вращающихся вместе с ними остальных деталей, что дает возможность шарнирному отклонителю 5 играть роль якоря относительно стенки обрезаемой обсадной трубы.

Шарнирный отклонитель 5, контактирующий со стенкой обрезаемой обсадной трубы, имеет зубчатую насечку, создающую тормозной момент в рабочем режиме. Дисковая одноугловая фреза 2 прорезает стенку обсадной трубы насквозь сначала в одном окружном секторе; для переноса зоны резания в следующий окружной сектор снижают давление жидкости в гидроцилиндре 16, ведущий вал поворачивают против часовой стрелки на 40°-50°, затем цикл повторяют.

После прорезки стенки обсадной трубы 23 дисковой одноугловой фрезой 2 ограничитель 9 препятствует последней врезаться в породу.

Сигналом о прорезке стенки обсадной трубы будет свидетельствовать момент, когда полый поршень 15, двигаясь в низ, пройдет отверстия “А”, при этом произойдет резкое понижение давления жидкости. Пружина 6, отжимая толкатель 3, упор 13, полый поршень 15, освобождает шарнирный отклонитель 5 от нажатия на стенку обрезаемой обсадной трубы. Все детали на ведущем валу 1 возвращаются в исходное положение.

Дисковая одноугловая фреза 2 выходит из прорезанной ею канавки беспрепятственно за счет своего углового профиля зубьев.

При вращении ведущего вала 1 по часовой стрелке обратный фиксатор 12 отключается самопроизвольно, а при вращении ведущего вала 1 против часовой стрелки втулка 4 с пружиной 6 и толкателем 3 вращаются вместе с дисковой одноуговой фрезой 2, чем и обеспечивается периодический поворот механизма отжима при изменении окружного сектора резания.

При выполнении работы рекомендуется поддомкрачивать фланец верхней части обрезаемой обсадной трубы в зоне устья скважины. Для полной обрезки обсадной трубы требуется 4-5 заходов.

Источники информации

1. Авторское свидетельство №1252475, М. кл. Е 21 В 29/00, 23.08.86. Бюл.№31.

2. Авторское свидетельство №1506070, М. кл. Е 21 В 29/00, 07.09.89. Бюл. №33 - прототип.

Изобретение относится к геологоразведочной технике, в частности к ремонтным работам, связанным с обрезкой бурильных и обсадных труб. Труборез включает ведущий вал, расположенный на нем режущий элемент в виде фрезы, шарнирный отклонитель, втулку, подпружиненный в осевом направлении относительно втулки толкатель. Ведущий вал снабжен двумя коническими роликовыми подшипниками, один из которых расположен под втулкой, а второй – над подпружиненным толкателем. Верхняя часть ведущего вала снабжена упором и подпружиненным относительно него гидроцилиндром с подпружиненным полым поршнем. Нижняя часть гидроцилиндра выполнена с впускным отверстием. Верхняя часть вала выполнена с отверстиями для поступления жидкости в полость над полым поршнем. Повышается надежность и эффективность устройства. 2 з.п.ф-лы, 1 ил.

1. Скважинный труборез, включающий ведущий вал, режущий элемент в виде фрезы, шарнирный отклонитель, втулку, несущую шарнирный отклонитель, подпружиненный в осевом направлении относительно втулки толкатель, отличающийся тем, что ведущий вал снабжен двумя коническими роликовыми подшипниками, один из которых расположен под втулкой, несущей шарнирный отклонитель, а второй расположен над подпружиненным толкателем, верхняя часть ведущего вала снабжена упором и подпружиненным относительно него гидроцилиндром с подпружиненным полым поршнем, режущий элемент в виде фрезы расположен на ведущем валу, при этом верхняя часть ведущего вала выполнена с отверстиями для поступления жидкости в полость над полым поршнем, а нижняя часть гидроцилиндра – с впускным отверстием.2. Скважинный труборез по п.1, отличающийся тем, что фреза выполнена дисковой одноугловой.3. Скважинный труборез по п.1, отличающийся тем, что поверхность шарнирного отклонителя, контактирующая с внутренней поверхностью обсадной трубы, выполнена с зубчатой насечкой.